Les astronomes cherchant à déterminer quand la réionozation de l'Univers a eu lieu ont trouvé certaines des premières galaxies environ 800 millions d'années après le Big Bang. L'âge d'une galaxie a été confirmé par une signature caractéristique de l'hydrogène neutre à 787 millions d'années après le Big Bang. La découverte est la première confirmation de l'âge d'une soi-disant galaxie de décrochage à ce moment lointain et au moment précis où l'époque de la réionisation a probablement commencé.
La période de réionisation est à peu près la plus lointaine que les astronomes puissent observer. Le Big Bang, il y a 13,7 milliards d'années, a créé un univers chaud et trouble. Quelque 400 000 ans plus tard, les températures se sont refroidies, les électrons et les protons se sont joints pour former de l'hydrogène neutre, et l'obscurité s'est dissipée. Quelque temps avant le milliard d'années après le Big Bang, l'hydrogène neutre a commencé à former des étoiles dans les premières galaxies, qui ont rayonné de l'énergie et transformé l'hydrogène en ionisation. Bien qu'elle ne soit pas la soupe au plasma épaisse de la période précédente juste après le Big Bang, cette formation d'étoiles a commencé l'époque de la réionisation.
Les astronomes savent que cette ère s'est terminée environ 1 milliard d'années après le Big Bang, mais quand elle a commencé, elle leur a échappé.
Nous recherchons des galaxies de «décrochage» », a déclaré Masami Ouchi, qui a dirigé une équipe d'astronomes américains et japonais en regardant l'époque de la réionisation. «Nous utilisons des filtres de plus en plus rouges qui révèlent des longueurs d’ondes de lumière croissantes et observons les galaxies qui disparaissent ou la« suppression »des images réalisées à l’aide de ces filtres. La perte des galaxies plus anciennes et plus éloignées des filtres progressivement plus rouges et les longueurs d’ondes spécifiques peuvent nous indiquer la distance et l’âge des galaxies. Ce qui rend cette étude différente, c'est que nous avons arpenté une zone qui est plus de 100 fois plus grande que les précédentes et, par conséquent, nous avions un plus grand échantillon de premières galaxies (22) que les enquêtes précédentes. De plus, nous avons pu confirmer l’âge d’une galaxie », a-t-il poursuivi. "Étant donné que toutes les galaxies ont été trouvées en utilisant la même technique de décrochage, elles sont probablement du même âge."
L’équipe d’Ouchi a pu mener une enquête aussi importante car elle a utilisé un filtre super-rouge sur mesure et d’autres avancées technologiques uniques en matière de sensibilité au rouge sur la caméra grand champ du télescope Subaru de 8,3 mètres. Ils ont fait leurs observations de 2006 à 2009 dans le champ Subaru Deep Field et Great Observatories Origins Deep Survey North. Ils ont ensuite comparé leurs observations avec les données recueillies dans d'autres études.
Les astronomes se sont demandé si l'univers avait subi une réionisation instantanément ou progressivement au fil du temps, mais plus important encore, ils ont essayé d'isoler le moment où l'univers a commencé la réionisation. Les mesures de densité et de luminosité de la galaxie sont essentielles pour calculer les taux de formation d'étoiles, qui en disent long sur ce qui s'est passé quand. Les astronomes ont examiné les taux de formation d'étoiles et la vitesse à laquelle l'hydrogène était ionisé.
En utilisant les données de leur étude et d'autres, ils ont déterminé que les taux de formation d'étoiles étaient considérablement inférieurs de 800 millions d'années à environ un milliard d'années après le Big Bang, puis par la suite. En conséquence, ils ont calculé que le taux d'ionisation serait très lent pendant ce temps précoce, en raison de ce faible taux de formation d'étoiles.
«Nous avons été vraiment surpris que le taux d’ionisation semble si bas, ce qui constituerait une contradiction avec la revendication du satellite WMAP de la NASA. Il a conclu que la réionisation a commencé au plus tard 600 millions d'années après le Big Bang », a fait remarquer Ouchi. «Nous pensons que cette énigme pourrait s'expliquer par des taux de production de photons ionisants plus efficaces dans les premières galaxies. La formation d'étoiles massives a peut-être été beaucoup plus vigoureuse que dans les galaxies d'aujourd'hui. Moins d'étoiles massives produisent plus de photons ionisants que de nombreuses étoiles plus petites », a-t-il expliqué.
La recherche sera publiée dans un numéro de décembre de l'Astrophysical Journal.
Source: EurekAlert
