En utilisant la lumière de dizaines de quasars lointains, des astronomes ont déterminé que l’aube cosmique, au cours de laquelle les premières étoiles ont commencé à se former, s’était terminée nettement plus tard que prévu.
67 quasars analysés
Pendant une période d’environ 100 millions d’années, ayant débuté environ 380 000 ans après le Big Bang, le cosmos était largement plongé dans l’obscurité. Puis, des étoiles et des galaxies ont commencé à se former, émettant de la lumière et ionisant le gaz d’hydrogène intergalactique dans un processus appelé réionisation, ou aube cosmique.
Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Sarah Bosman et ses collègues de l’Institut Max Planck ont pu établir plus précisément quand cette phase avait pris fin, en s’appuyant sur la lumière émise par 67 quasars, objets extrêmement brillants alimentés par des trous noirs supermassifs. S’avérant suffisamment éloignés pour que les scientifiques soient certains qu’ils s’étaient formés durant le milliard d’années ayant suivi le Big Bang, ceux-ci ont été observés à l’aide du Very Large Telescope au Chili et de l’observatoire W. M. Keck à Hawaï.
Lorsque la lumière des quasars a voyagé vers la Terre, différentes longueurs d’onde ont été absorbées par l’hydrogène sous ses formes ionisée et non ionisée. Tenant compte de l’expansion constante de l’Univers, les scientifiques allemands ont analysé les lignes d’absorption sombres dans le spectre de la lumière afin de déterminer à quel moment elle avait cessé de traverser l’hydrogène non ionisé et commencé à rencontrer uniquement de l’hydrogène ionisé dans l’espace intergalactique.
Une phase s’étant achevée 1,1 milliard d’années après le Big Bang
« Durant la réionisation, les galaxies émettent de gigantesques structures en forme de bulle », explique Bosman. « On considère généralement qu’un tel processus prend fin lorsque ces dernières fusionnent et que l’hydrogène est ionisé uniformément autour de l’ensemble des quasars. »
Cette approche a permis à l’équipe de déterminer que l’aube cosmique avait pris fin 1,1 milliard d’années après le Big Bang, soit 200 millions d’années plus tard que ne le prévoyaient les précédents modèles. Ce qui implique que la première génération d’étoiles et de galaxies, à l’origine de la réionisation, soit plus proche et donc plus facile à observer que ne le pensaient les cosmologistes.
« Depuis le Big Bang, l’Univers a traversé de nombreuses phases, que nous commençons tout juste à retracer », estime Bosman. « La prochaine étape consistera à remonter encore plus loin dans le passé et à relier les données relatives à la réionisation aux galaxies à l’origine du processus, de sorte que nous puissions vraiment voir les galaxies détruire le gaz. »
