Tant de choses se sont passées dans les premiers instants de l’univers. Des particules élémentaires sont apparues, les premiers noyaux d'hydrogène et d'hélium, et des fluctuations d'énergie et de matière ont déclenché la formation de galaxies et de trous noirs supermassifs. Mais tout cela nous est invisible.
Lorsque nous explorons l’univers lointain, en explorant toujours plus profondément son histoire, nous ne pouvons voir que le point où le cosmos avait déjà 380 000 ans. Avant cette époque, l’univers était plus chaud que la surface d’une étoile et la lumière n’était pas libre de parcourir des milliards d’années-lumière pour nous atteindre. Au lieu de cela, tout ce que nous voyons est un arrière-plan cosmique de l’univers des tout-petits, maintenant refroidi à de faibles micro-ondes grâce à l’expansion cosmique. Toutes les très bonnes données cosmologiques sont cachées derrière ce voile.
Même si nous n’observerons jamais directement les événements au-delà du mur des 380 000 ans, il existe des moyens de capturer des informations à partir de données indirectes. Quelques nouveaux articles explorent la manière dont cela pourrait être réalisé à l'avenir.
Dans le premier ouvrage, posté sur le arXiv serveur de prépublication, les auteurs explorent la façon dont les rayons X faibles pourraient contenir des indices. Même si l’opinion commune sur le Big Bang est qu’il s’agit d’une unique et formidable explosion, la réalité est plus compliquée. Il ne s’agissait pas d’une explosion de l’espace mais plutôt d’une inflation dense de l’espace et du temps lui-même.
Au sein de l'univers primitif, les fluctuations de densité peuvent avoir déclenché des explosions de poches, ou sursauts. Ces sursauts auraient pu donner naissance à des phénomènes tels que les trous noirs supermassifs que nous observons aujourd’hui. Mais ils auraient aussi déclenché une cascade de particules élémentaires. Puisque les particules apparaissent dans des paires matière-antimatière, les régions d'éclatement seraient remplies d'électrons et de positons, qui produisent des rayons X et d'autres photons de haute énergie.
La plupart des gens connaissent le fond cosmique des rayonnements micro-ondes, mais il existe également un fond cosmique des rayons X. La différence est que le bruit de fond des rayons X n’est pas dû au Big Bang mais plutôt à divers processus astrophysiques. Mais c'est ici que cela devient intéressant. Le fond cosmique des rayons X est un fond assez uniforme de rayons X « mous » de plus faible énergie. Les rayons X formés à partir des sursauts apparaîtraient sous la forme de pics inhabituels dans les données radiologiques. Avec des télescopes à rayons X plus sophistiqués et des temps d’observation plus longs, nous pourrions peut-être étudier ces pics.
Dans le deuxième ouvrage, publié dans Le journal d'astrophysiqueles auteurs examinent une autre conséquence des premiers sursauts cosmiques. En plus de la cascade de particules de matière et d'antimatière, ces premières explosions auraient créé des neutrinos de haute énergie. Comme les neutrinos n’interagissent que faiblement avec la matière ordinaire, ils pourraient s’échapper plus tôt de la paroi cosmique.
Nous l'avons vu avec la supernova 1987a, lorsqu'une explosion de neutrinos provenant du noyau effondré d'une étoile a atteint la Terre un peu plus tôt que la lumière de la supernova elle-même. Les neutrinos ont pu s'échapper du noyau avant que la supernova ne se soit complètement déclenchée.
S'il y avait eu des sursauts un peu avant le mur des 380 000 ans, leurs neutrinos auraient pu s'échapper plus tôt. En observant le fond des neutrinos cosmiques, nous pourrions observer des pics de neutrinos qui n'ont pas de source astrophysique. Ils se détacheraient sur le fond des neutrinos. C'est une excellente idée avec un seul inconvénient : pour l'instant, nous n'avons aucun moyen d'observer le fond des neutrinos en détail. Les neutrinos sont notoirement difficiles à observer, et même si nos détecteurs ont détecté des neutrinos cosmiques, nous ne détectons toujours qu’une poignée de neutrinos à la fois.
Mais les humains sont intelligents, et qui sait quelle nouvelle technologie les futurs astronomes pourraient créer ? Cela vaut la peine d’explorer ces idées, car nous pourrions apprendre beaucoup de choses en regardant au-delà du voile du Big Bang.
