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Posté par Adrien le Lundi 18/01/2016 à 00:00
L'après Big Bang se dévoile
Suite au Big Bang, l'Univers se dilate et la matière, en se refroidissant, se structure progressivement. Les premières étoiles et galaxies se forment quelque cent mille ans après. Environ un milliard d'années plus tard, on observe que l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) s'est réchauffé et que l'élément le plus abondant, l'hydrogène, est à nouveau ionisé, comme juste après le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble...). Comment cette importante transformation, la réionisation cosmique, a-t-elle été possible ? Les astronomes soupçonnaient que les galaxies étaient le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une énergie...) principal de ce phénomène. Une équipe internationale et des chercheurs de l'Université de Genève (UNIGE) ont aujourd'hui largement validé cette hypothèse. Ils ont en effet découvert une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de...) compacte expulsant des photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique....) ionisants, responsables de cette transformation de l'Univers. Leur article, publié dans Nature, ouvre une voie de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel, économique ou sportif,...) dans la compréhension de l'Univers primordial.


Image de la galaxie «petit pois (Le pois (Pisum sativum L.) est une espèce de plante annuelle de la famille des légumineuses (Fabacées), largement cultivée pour ses graines,...)» compacte J0925 prise avec le teléscope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100 minutes....). Le diamètre de la galaxie est d'environ 6000 années-lumière. La galaxie est donc à peu près 20 fois plus petite que notre galaxie, la Voie Lactée. © Ivana Orlitová, Astronomical Institute, Czech Academy of Sciences (Prague)

La matière «normale» de l'Univers primordial, c'est-à-dire vieux de 14 milliards d'années, se trouve majoritairement sous forme de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper...). Les étoiles naissent de la concentration de ce gaz et s'agrègent pour constituer les premières galaxies. Le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) UV émis par les étoiles contient de nombreux photons ionisants. C'est pourquoi les scientifiques soupçonnaient que les galaxies étaient responsables de la réionisation de l'Univers. Toutefois, pour pouvoir avoir un impact sur la réionisation cosmique, elles devaient «expulser» ces photons qui sont facilement absorbés. Mais en vingt ans de recherche, les chercheurs n'avaient encore jamais trouvé de galaxie capable de le faire.

Professeur au Département d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs...) de la Faculté des sciences, Daniel Schaerer et une équipe internationale ont dès lors posé comme hypothèse qu'il fallait observer des galaxies «petits pois». Découvertes en 2007, elles constituent une classe spéciale et rare dans l'Univers proche. Très compactes, elles produiraient des explosions ou vents suffisamment puissants pour «expulser» des photons ionisants. Yuri Izotov, de l'Académie nationale des sciences d'Ukraine et premier auteur de l'étude, a consulté le Sloan Survey -un catalogue de plus d'un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un millier de milliers.) de galaxies. De ce million, les chercheurs ont réussi à identifier cinq mille galaxies correspondant aux critères théorisés, à savoir suffisamment concentrées et émettant des flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie,...) de rayonnements UV très puissants. Cinq d'entre elles ont été choisies pour l'expérience.

En utilisant le télescope spatial Hubble, qui détecte les rayonnements UV, les chercheurs de l'UNIGE ont pu observer qu'effectivement la galaxie petit pois J0925, située à trois milliards d'années-lumière, expulse bel (Nommé en l’honneur de l'inventeur Alexandre Graham Bell, le bel est unité de mesure logarithmique du rapport entre deux puissances, connue pour exprimer la puissance du...) et bien des photons ionisants et ce, avec une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) sans précédent. Cette découverte capitale permettrait dès lors d'expliquer la réionisation de l'Univers et confirmerait l'hypothèse des astronomes contemporains. Elle sera étoffée par d'autres observations avec Hubble, afin de mieux comprendre la mécanisme «d'expulsion» des photons et de catégoriser quel type spécifique de galaxies permet cette réionisation. Anne Verhamme, chercheuse à l'UNIGE, a également relevé que cette galaxie petits pois dévoile une signature spectrale très particulière. Son spectre Lyman-alpha, c'est-à-dire l'une des raies d'hydrogène qu'elle produit, est beaucoup plus étroit et puissant que chez les autres galaxies, confirmant ses prédictions théoriques. Cette observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) permet dès lors de mettre en place une méthode plus efficace dans la recherche de galaxies responsables de la réionisation cosmique il y a 13 à 14 milliards d'années.

Ces découvertes constituent une avancée considérable dans l'étude de l'Univers primordial. Toutefois, la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) actuelle ne donne actuellement qu'un premier aperçu des galaxies situées dans le premier milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf...) d'années de l'Univers. Le nouveau télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu en 2018, doit révolutionner le domaine. Il permettra de découvrir et de caractériser en détail les premières galaxies et les sources de la réionisation. Inconnu jusqu'alors, l'Univers primitif se dévoile peu à peu.

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Source: UNIGE - Université de Genève