Le mystère de l’origine de la lumière dans l’Univers primitif enfin élucidé

L’Univers, avec son immensité obscure et ses mystères, a longtemps gardé le secret de son illumination initiale. La récente percée scientifique, publiée dans la revue Nature, nous offre une compréhension révolutionnaire de cet événement cosmique. Les récentes données des télescopes spatiaux Hubble et James-Webb indiquent que les photons, libres dans les premiers instants cosmiques, émanaient de petites galaxies naines. Ces astres naissants ont dissipé le dense brouillard d’hydrogène qui saturait l’espace intergalactique, éclairant ainsi l’Univers.

Les premières lueurs de l’Univers

L’aube de l’Univers a été une époque de transformation radicale, où le premier éclat de lumière a percé le voile de l’obscurité. Initialement, après le Big Bang, l’Univers était un nuage dense et chaud de plasma ionisé. Ce brouillard aurait empêché la lumière de pénétrer, ce qui aurait donné à l’Univers une apparence sombre, car les photons se seraient dispersés sur les électrons non liés qui flottaient dans l’espace.

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Ce n’est que 300 000 ans plus tard que l’Univers s’est suffisamment refroidi pour permettre aux protons et aux électrons de se combiner pour former de l’hydrogène neutre et une petite quantité d’hélium. Il y avait extrêmement peu de sources lumineuses pour créer la majorité des longueurs d’onde de la lumière qui pouvaient traverser ce milieu neutre. Mais les premières étoiles se sont formées à partir de cet hydrogène et de cet hélium.

Le rayonnement de ces premières étoiles était suffisamment puissant pour réioniser le gaz et retirer les électrons de leur cœur. Mais en raison de la rapidité de l’expansion de l’Univers, le gaz était dispersé et ne pouvait pas empêcher la lumière de passer. L’Univers a été entièrement réionisé vers la fin de l’aube cosmique, environ 1 milliard d’années après le Big Bang, marquant le début d’une ère de clarté cosmique.

Révélation des galaxies naines

Contre toute attente, les données récoltées par Hubble et James-Webb ont révélé que les acteurs principaux de cette illumination n’étaient pas des quasars lumineux ou des galaxies massives, mais plutôt des galaxies naines, jusqu’alors sous-estimées. L’astrophysicienne Iryna Chemerynska, de l’Institut d’astrophysique de Paris, souligne l’importance capitale de ces galaxies minuscules dans l’évolution de l’Univers primitif. 

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Une collaboration internationale, menée par l’astrophysicien Hakim Atek de l’Institut d’astrophysique de Paris, a examiné les données du JWST sur l’amas galactique Abell 2744. Cet amas agit comme une lentille cosmique, amplifiant la lumière des galaxies naines proches de l’aube cosmique. 

Leur analyse montre que ces galaxies naines sont beaucoup plus lumineuses que prévu et constituent le type de galaxie le plus répandu dans l’Univers primitif. Selon les conclusions de l’équipe, les galaxies naines sont en fait 100 fois plus courantes que les galaxies massives, et leur production totale de rayonnements ionisants est quatre fois supérieure à celle des grandes galaxies.

L’impact cosmique des galaxies naines

Selon M. Atek, ces observations suggèrent que les galaxies naines, en dépit de leur taille modeste, étaient des centrales énergétiques. Ces galaxies de faible masse sont si nombreuses pendant cette période que leur effet combiné peut modifier l’état entier de l’Univers. Ce sont des producteurs prolifiques de rayonnements intenses.

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Bien qu’il reste encore du travail à faire, il s’agit de la meilleure preuve de la force à l’origine de la réionisation à ce jour. Comme les chercheurs n’ont examiné qu’une petite partie du ciel, ils doivent s’assurer que ce qu’ils ont choisi est typique de la population totale de l’aube cosmique et qu’il ne s’agit pas seulement d’un amas inhabituel de galaxies naines.

Afin de rassembler un échantillon plus large des premières populations galactiques, les chercheurs prévoient d’étudier d’autres zones du ciel qui sont éclairées par la lentille cosmique. Cependant, les résultats obtenus à partir d’un seul échantillon sont vraiment intrigants.