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En couleur la partie du ciel étudiée en radio par Arcade. On devine à l'arrière plan la Voie lactée vue par la tranche ainsi que le bulbe galactique. Crédit : NASA/ARCADE
Environ 380.000 ans après la naissance de l'Univers observable, mais pas instantanément, les atomes se sont formés et plus rien ne s'opposait au voyage des photons sur des distances cosmologiques. C'est l'époque dite de la recombinaison, celle où a été émis le fameux rayonnement de fond diffusdiffus avec son spectre de corps noircorps noir presque parfait.
Des centaines de millions d'années plus tard, la Renaissance Cosmique se produisait et mettait fin aux Ages sombres. La formation des premières étoiles et les premiers quasarsquasars émettaient suffisamment de rayonnement pour que l'Univers ne soit plus totalement sombre dans le domaine optique. Surtout, l'hydrogènehydrogène neutre composant majoritairement la matièrematière baryonique du cosmoscosmos commençait à se réioniser sous l'influence du rayonnement des premières étoilesétoiles et des disques d'accrétiondisques d'accrétion des quasars.
Simultanément, partout dans le cosmos visible d'alors, les électronsélectrons parcourant le gazgaz chaud d'hydrogène ionisé étaient freinés par leur passage proche des protonsprotons des noyaux d'hydrogène, dans leurs champs coulombiens électrostatiquesélectrostatiques. Il se produisait alors un phénomène connu sous le nom de rayonnement continu de freinage, ou Bremsstrahlung (aussi appelé free-free emission en anglais), c'est-à-dire l'émissionémission par les électrons d'ondes électromagnétiquesondes électromagnétiques bien spécifiques.
Lié à la fin des âges sombresâges sombres, doit donc exister aujourd'hui un rayonnement de fond diffus cosmologiquefond diffus cosmologique dans le domaine radio centimétrique, tout comme il en existe dans le domaine des ondes millimétrique, le fameux rayonnement fossilefossile.
Pour étudier la fin des Ages sombres et la Renaissance Cosmique, époques capitales pour la compréhension de la formation des premières étoiles et des premières galaxiesgalaxies, les cosmologistes ont lancé la mission Arcade, acronyme de l'anglais Absolute Radiometer for Cosmology, Astrophysics, and Diffuse Emission. Les chercheurs viennent de publier les conclusions portant sur les observations réalisées avec Arcade lors d'un vol en ballonballon stratosphérique pendant l'année 2006.
Face aux résultats, l'équipe menée par Alan Kogut du NASANASA's Goddard Space Flight CenterGoddard Space Flight Center a eu un choc...
Une vue d'artiste du ballon de la mission Arcade voguant dans la stratosphère à l'écoute de la naissance des premières étoiles. Crédit : NASA/ARCADE/Roen Kelly
Quelque chose a été découvert, mais quoi ?
Il existe plusieurs sources possibles d'ondes radios dans le cosmos et leurs émissions se superposent. Il faut donc être capable d'observer ou d'évaluer les différentes composantes pour les séparer et observer un signal caché dans l'arrière fond. Les chercheurs pensent avoir éliminé ainsi toutes les sources de contaminationscontaminations possibles à l'avant plan.
Alors leur est apparu le fond radio dans la bande de longueur d'ondelongueur d'onde où l'on doit observer le rayonnement continu de freinage datant de la réionisationréionisation. Ce rayonnement est 6 fois plus important que prévu ! Aucune véritable explication théorique n'a pu être avancée. Par exemple, si ce rayonnement venait des galaxies apparues ultérieurement dans l'histoire du cosmos, alors leur densité devrait être bien plus importante que celle que l'on observe.
C'est un résultat à la fois décevant et excitant. D'un côté, le signal nous permettant de sonder la Renaissance cosmique est visiblement noyé par un fond d'origine inconnue et il nous reste pour le moment indétectable. De l'autre, cela signifie que quelque chose de nouveau et d'important au niveau cosmologique vient probablement d'être découvert... Reste à savoir quoi !
