Nouvelles découvertes sur l’Univers primitif 50 millions d’années après le Big Bang à l'Université de Tel-Aviv

Percée en astronomie : selon une étude réalisée par le groupe de recherche du Prof. Rennan Barkana de l’Ecole de physique et d’astronomie de l'Université de Tel-Aviv, l'histoire et le contenu de l'univers primitif 50 millions d’années après le Big Bang peuvent être déterminés à partir des ondes radio détectées par des radiotélescopes installés sur la Lune. L'étude montre que les signaux obtenus peuvent être utilisés pour réévaluer le modèle cosmologique actuel, déterminer la composition de l'univers et le poids des particules de neutrinos, et peut-être même aider les scientifiques à découvrir un nouvel indice sur le mystère de la matière noire, qui constitue la majeure partie de l'univers.

Barkana RennanLes conclusions de l'étude, menée par le Dr. Rajesh Mondal, dans le cadre de son post-doctorat, ont été publiées dans la prestigieuse revue Nature Astronomy.

L'âge des ténèbres cosmiques, expliquent les chercheurs, c'est-à-dire la période ayant précédé la formation des premières étoiles, peut être étudié en détectant les ondes radio émises par l’hydrogène gazeux qui remplissait l’univers à cette époque. Cependant celles émises par l'univers primitif ne sont pas détectables à partir de notre planète.

L'âge des ténèbres cosmique

« Toutes les voitures sont équipées d’une antenne capable de détecter les ondes radio », explique le Prof. Barkana. « Mais les ondes spécifiques de l’univers primitif sont bloquées par l’atmosphère terrestre. Elles ne peuvent donc être étudiés qu'à partir de l'espace, en particulier de la Lune, qui offre un environnement stable, libre de toute interférence atmosphérique ou radio. Évidemment, poser un télescope sur la Lune n’est pas une mince affaire, mais nous assistons depuis plusieurs années à une course spatiale internationale entre les États-Unis, l'Europe, la Chine et l'Inde, qui tentent de renvoyer vers la Lune des sondes spatiales et, à terme, même des astronautes. Les différentes missions approfondissent les connaissances sur le satellite de notre planète, et mettent en évidence les perspectives de détection des ondes radio provenant des âges sombres cosmiques ».

« Le nouveau télescope spatial James Webb de la NASA a récemment découvert des galaxies lointaines dont nous recevons la lumière depuis l'aube cosmique, environ 300 millions d'années après le Big Bang », poursuit-il. « Nos nouvelles recherches parviennent à une époque encore plus ancienne et plus mystérieuse : l'âge des ténèbres cosmiques, à peine 50 millions d'années après le Big Bang. Les conditions qui régnaient dans l'univers primitif étaient très différentes de celles d'aujourd'hui. Notre nouvelle étude combine les connaissances actuelles sur l’histoire cosmique et les différentes possibilités d’observations radio, dans le but de révéler ce qui peut être découvert. Plus précisément, nous avons calculé l’intensité des ondes radio déterminées par la densité et la température de l’hydrogène gazeux à différents moments, puis montré comment ces signaux peuvent être analysés afin d’en extraire les résultats souhaités ».

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Les chercheurs pensent que leurs découvertes pourraient être importantes pour la compréhension scientifique de notre histoire cosmique. Une antenne lunaire pourrait permettre de tester le modèle de cosmologie standard actuel, pour voir s'il peut expliquer l'âge des ténèbres cosmique ou s'il y a eu, par exemple, une perturbation inattendue dans l'expansion de l'univers qui pourrait impliquer une nouvelle découverte. Un radiotélescope constitué d’un réseau d’antennes radio, permettrait de plus de déterminer avec précision la composition de l’univers, en particulier sa quantité d’hydrogène et d’hélium. L'hydrogène est la forme originale de la matière de l'univers à partir de laquelle les étoiles, les planètes et finalement les humains se sont formés. Déterminer avec précision la quantité d'hélium est également très important, car cela permettrait de sonder la période ancienne, environ une minute après le Big Bang, au cours de laquelle l'hélium s'est formé alors que l'univers tout entier n'était qu'une sorte de réacteur nucléaire géant.

Un nouvel éclairage sur l'univers

« Avec un réseau d'antennes lunaires encore plus large, il sera également possible de mesurer le poids des neutrinos cosmiques, minuscules particules émises lors de diverses réactions nucléaires, dont le poids constitue un paramètre inconnu critique dans le développement d'une nouvelle physique allant au-delà du modèle standard établi de la physique des particules ».

« Lorsque les scientifiques ouvrent une nouvelle fenêtre d'observation, ils aboutissent généralement à des découvertes surprenantes », conclut le Prof. Barkana. « Grâce aux observations lunaires, il pourrait être possible de découvrir diverses propriétés de la matière noire, la substance mystérieuse qui, nous le savons, constitue la majeure partie de la matière de l'univers, mais dont nous ne savons pas grand-chose quant à sa nature et ses propriétés. De toute évidence, l'âge des ténèbres cosmique est destiné à apporter un nouvel éclairage sur l'univers ».

Photo :

Le Prof. Rennan Barkana

 

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