✨ Une carte 3D de la lumière cachée entre les galaxies

Alors que le ciel nocturne paraît souvent vide entre les étoiles et les galaxies, une équipe d'astronomes a récemment dévoilé que ces régions apparemment obscures sont en fait imprégnées d'une vaste lumière diffuse. Cette sorte de "mer" lumineuse unit les îles brillantes de l'Univers.

Cette découverte provient d'une carte en trois dimensions de l'Univers jeune, élaborée grâce aux informations recueillies par l'expérience Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment. Les scientifiques ont scruté une lumière ultraviolette particulière, nommée Lyman-alpha, produite par l'hydrogène lorsqu'il est stimulé par le rayonnement des jeunes étoiles chaudes. La période cartographiée, datant de 9 à 11 milliards d'années, correspond à une époque de pic de la formation stellaire.


Pour obtenir ce résultat, les chercheurs ont utilisé une approche originale appelée cartographie par intensité de ligne. Plutôt que de répertorier chaque galaxie une à une, ils ont mesuré la lumière combinée provenant de l'hydrogène sur de grandes étendues célestes. Cette méthode capture non seulement les objets lumineux, mais aussi le faible rayonnement du gaz diffus et des petites galaxies échappant aux observations traditionnelles.

Le télescope Hobby-Eberly, situé à l'observatoire McDonald au Texas, a fourni une quantité impressionnante de données, avec plus de 600 millions de spectres analysés. En ayant recours à des supercalculateurs, l'équipe a reconstitué la répartition de l'hydrogène dans un volume cosmique immense. La gravité, qui assemble la matière, a permis d'interpréter cette lueur de fond en utilisant la position des galaxies déjà connues.

Cette carte dévoile la trame lumineuse qui relie les structures cosmiques. Elle fournit ainsi un nouvel outil pour examiner comment les galaxies se sont formées et ont évolué au sein de leur environnement, en interagissant avec le gaz intergalactique.

Les travaux, présentés dans The Astrophysical Journal, marquent un tournant dans la façon de cartographier le cosmos. Ils ouvrent la voie à une utilisation plus large de la cartographie par intensité pour sonder non seulement les objets les plus brillants, mais aussi l'ensemble du réseau cosmique. Ceci aide à mieux cerner les processus à l'œuvre pendant l'ère la plus active de l'Univers.

La lumière Lyman-alpha, une signature de l'hydrogène

La lumière Lyman-alpha est une émission ultraviolette produite lorsque les atomes d'hydrogène, l'élément le plus abondant de l'Univers, sont excités. Cette excitation survient généralement sous l'influence du rayonnement intense émis par des étoiles jeunes et très chaudes. Lorsque ces atomes retournent à un état d'énergie plus bas, ils libèrent cette lumière caractéristique, qui peut voyager sur des distances cosmologiques.

En astronomie, cette signature lumineuse sert de marqueur précieux pour tracer la présence d'hydrogène, même lorsqu'il est sous forme de gaz diffus et peu dense. Elle est particulièrement visible dans l'Univers jeune, pendant la période dite de "midi cosmique", où la formation d'étoiles était à son maximum. Les télescopes modernes peuvent détecter cette lueur malgré l'expansion de l'Univers, qui étire la lumière vers des longueurs d'onde plus longues et rouges.

L'étude de cette émission permet aux scientifiques de reconstituer la distribution de la matière ordinaire, qui compose seulement une petite partie du contenu de l'Univers. Elle aide à comprendre comment le gaz s'est assemblé pour former les premières galaxies et comment il circule entre elles, alimentant la naissance de nouvelles étoiles au fil du temps cosmique.