Nouvelles images de l’univers infantile capturées par le télescope cosmologique de l’Atacama (ACT)
De nouvelles images de l’univers infantile ont été capturées par le télescope cosmologique de l’Atacama (ACT) et sont les clichés les plus précis à ce jour des premiers pas de la formation des premières étoiles et galaxies du cosmos. Ces images du fond diffus cosmologique (FDC), qui est un reliquat fossile de la première lumière de l’univers, révèlent à quoi ressemblait le cosmos âgé de 13,8 milliards d’années seulement 380 000 ans après le Big Bang. Cette incroyable réalisation de l’ACT a permis aux scientifiques de valider le modèle standard de la cosmologie, la meilleure description que nous ayons de la formation et de l’évolution de l’univers. En plus de montrer que ce modèle est incroyablement robuste, les images de l’ACT montrent l’intensité et la polarisation de la lumière la plus ancienne avec une clarté sans précédent.
La première lumière du bébé
Avant environ 380 000 ans après le Big Bang, l’univers était un endroit sombre, littéralement. C’est parce que le cosmos était si chaud et dense à cette époque qu’il était rempli d’une mer de plasma remplie d’électrons libres qui dispersaient sans fin les photons, les particules qui composent la lumière. Cela signifiait que la lumière ne pouvait pas se déplacer à travers le cosmos sans entrave, et donc, le cosmos était opaque comme un dense brouillard. Une fois que l’univers s’est suffisamment étendu et refroidi (jusqu’à environ 3000 Kelvin), les électrons ont pu se lier avec les protons et former les premiers atomes neutres d’hydrogène et d’hélium, les premiers éléments. Cela signifiait que les photons n’étaient soudainement plus dispersés sans fin et étaient libres de voyager. Tout à coup, après cet événement appelé la dernière diffusion, l’univers était transparent. Cette première lumière est aujourd’hui visible sous la forme du FDC.
Des images précises et détaillées
A partir de sa position élevée dans les Andes chiliennes, l’ACT a capturé cette lumière qui a voyagé pendant plus de 13 milliards d’années. Avant ces données de l’ACT, l’image la plus précise et détaillée du FDC provenait du télescope spatial Planck. L’ACT a cinq fois la résolution de Planck et une sensibilité accrue, ce qui permet de voir directement le faible signal de polarisation. Ainsi, avec les données de l’ACT, les chercheurs peuvent voir les variations subtiles de densité et de vélocité des gaz qui remplissaient le jeune univers. Ils peuvent observer les régions de haute et basse densité dans cette mer d’hydrogène et d’hélium primordiaux. Ces reliefs cosmiques précoces s’étendent sur des millions d’années-lumière et, au fil des milliards d’années après l’instantané de l’ACT, la gravité a attiré leurs régions plus denses pour donner naissance aux étoiles qui formeront ensuite les premières galaxies.
L’avenir de la cosmologie
Ces nouvelles découvertes de l’ACT permettent de peindre un tableau plus précis de l’évolution de l’univers et de valider le modèle standard de cosmologie. Cependant, elles ne contiennent pas d’indices permettant de résoudre l’un des plus grands problèmes de notre compréhension de l’évolution cosmique : la soi-disant tension de Hubble. Cette tension fait référence à la disparité dans le taux d’expansion de l’univers, une valeur appelée la constante de Hubble, en fonction de la méthode utilisée pour mesurer cette expansion.
Les mesures du mouvement des galaxies proches indiquent que la constante de Hubble est d’environ 73 à 74 kilomètres par seconde par mégaparsec (km/s/Mpc), tandis que les mesures de la CMB donnent une valeur de 67 à 68 km/s/Mpc. Les nouvelles mesures de la constante de Hubble obtenues à partir des images haute résolution de la CMB par l’ACT sont en accord avec les mesures précédentes.
Les données de l’ACT permettent également d’affiner les estimations de l’âge de l’univers, confirmant une durée de 13,8 milliards d’années, avec une incertitude de seulement 0,1%, ainsi que le taux d’expansion du cosmos dans ses premières ères.
En fin de compte, les nouvelles images de l’ACT éclairent notre compréhension de l’univers infantile et des premières étapes de formation des étoiles et des galaxies. Cette avancée en cosmologie nous rapproche un peu plus de la compréhension complète de notre cosmos.
