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Éplucher les couches de l'univers – L'observatoire chilien cartographie 75 % du ciel

SciTechDaily

Le projet CLASS, basé dans les Andes chiliennes et dirigé par l'Université Johns Hopkins, a créé des cartes détaillées de 75 % du ciel pour sonder les premiers stades de l'univers. Grâce à une analyse avancée de la polarisation des micro-ondes, l’équipe vise à clarifier le fond diffus cosmologique et à améliorer la compréhension de l’évolution de l’univers, établissant ainsi de nouvelles normes pour les futures observations cosmiques. Crédit : Université Johns Hopkins

Les résultats démontrent une nouvelle stratégie pour explorer la physique et l’histoire de l’univers.

Doté de capacités uniques pour suivre les fluctuations de l'énergie des micro-ondes, un petit observatoire situé dans les Andes du nord du Chili a produit des cartes de 75 % du ciel dans le cadre d'un effort visant à mesurer plus précisément l'origine et l'évolution de l'univers.

Les cartes ont été créées par la Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) de la National Science Foundation des États-Unis, une collaboration dirigée par des astrophysiciens de l'Université Johns Hopkins. En mesurant la polarisation des micro-ondes, ou la façon dont ces ondes d'énergie se déplacent dans des directions particulières, l'équipe étudie l'histoire et la physique de l'univers, depuis les tout premiers instants jusqu'à la formation des galaxies, des étoiles et des planètes.

Progrès dans l’analyse du fond cosmique des micro-ondes

Les nouvelles cartes du ciel et leurs interprétations par l'équipe ont été récemment publiées dans Le Journal d'astrophysique. Le développement du matériel, les observations et l'analyse des données ont été soutenus par la National Science Foundation.

Les résultats améliorent considérablement les observations où les scientifiques doivent filtrer les micro-ondes, une forme de lumière invisible émise par notre planète. voie Lactée galaxie, rapporte l’équipe. Les résultats devraient aider les scientifiques à mieux comprendre le fond diffus cosmologique, le rayonnement résiduel de l’univers chaud, dense et jeune qui a évolué au cours de sa durée de vie de 13,8 milliards d’années. Les cosmologues utilisent ce signal pour rassembler des preuves importantes sur les débuts de l'univers.

« En étudiant la polarisation du fond diffus cosmologique, les astrophysiciens peuvent déduire à quoi devait ressembler l'univers à des époques antérieures », a déclaré Tobias Marriage, professeur de physique et d'astronomie à Johns Hopkins et codirige l'équipe. « Les astrophysiciens peuvent remonter à des temps très anciens – les conditions initiales, les tout premiers instants où la matière dans l’univers et la distribution de l’énergie ont été mises en place – et peuvent relier tout cela à ce que nous voyons aujourd’hui. »

Améliorer la compréhension galactique et cosmologique

Les nouvelles cartes CLASS fournissent un aperçu plus approfondi d'un signal spécifique appelé polarisation linéaire, qui provient du rayonnement créé par des électrons rapides tourbillonnant autour du champ magnétique de la Voie lactée. Ce signal aide les scientifiques à étudier notre galaxie, mais il peut également brouiller leur vision de l’univers primitif.

« Les résultats améliorent considérablement notre compréhension des processus physiques dans l’univers primitif qui auraient pu créer un fond de polarisation circulaire, une forme distincte de rayonnement micro-ondes. Pour la polarisation linéaire, les nouveaux résultats ont amélioré les mesures des signaux de la Voie Lactée. Ils montrent un degré élevé d’accord et dépassent la sensibilité des missions spatiales précédentes », a déclaré Charles L. Bennett, professeur émérite de Bloomberg, ancien professeur du centenaire et boursier Johns Hopkins Gilman en physique et en astronomie.

Graphique CLASS vs Satellite

Les nouvelles cartes du ciel à polarisation CLASS ont moins de bruit que les cartes satellite correspondantes. La direction de la polarisation est représentée par le rouge et le bleu tandis que la force de polarisation est représentée par la profondeur de la couleur. Les sections grises représentent des parties du ciel que les télescopes CLASS ne peuvent pas observer en raison de leur situation géographique. Crédit : Université Johns Hopkins

L’importance des observations au sol

« L'étude des radiations reliques depuis le début de l'univers est essentielle pour comprendre comment le cosmos tout entier a vu le jour et pourquoi il est tel qu'il est », explique Nigel Sharp, directeur de programme à la Division des sciences astronomiques de la NSF qui a soutenu le projet CLASS. réseau de télescopes depuis avant 2010. « Ces nouvelles mesures fournissent des détails essentiels à grande échelle dans notre tableau croissant des variations présentes dans le rayonnement de fond cosmique – un exploit particulièrement impressionnant car il a été réalisé à l'aide d'instruments au sol. »

La recherche ouvre la voie à des observations plus détaillées avec des télescopes au sol qui permettent d’améliorer continuellement l’instrumentation, contrairement aux missions spatiales. L'observatoire CLASS a mis en œuvre de nouvelles technologies, notamment des alimentations à parois lisses pour guider le rayonnement de l'espace vers les détecteurs, des détecteurs conçus sur mesure et de nouveaux modulateurs de polarisation. Tous trois ont été développés en collaboration entre NASA et Johns Hopkins.

« Il est très important de connaître la luminosité des émissions de notre galaxie, la Voie lactée, car c'est ce que nous devons corriger pour effectuer une analyse plus approfondie du fond diffus cosmologique », a déclaré l'auteur principal Joseph Eimer, astrophysicien à Johns Hopkins. « CLASS réussit très bien à caractériser la nature de ce signal afin que nous puissions le reconnaître et éliminer ces contaminants des observations. Le projet est à l’avant-garde en matière de mesures de polarisation au sol à plus grande échelle.

L'équipe a déclaré que les résultats établissaient une nouvelle norme pour détecter la polarisation aux plus grandes échelles à partir d'un observatoire au sol, offrant des possibilités prometteuses pour de futures investigations, notamment avec l'inclusion de données CLASS supplémentaires, à la fois déjà obtenues et issues d'observations en cours.

L'observatoire CLASS se trouve à une altitude de 16 860 pieds dans le Parque Astronómico Atacama, dans le nord du Chili, sous les auspices de l'Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo.

D'autres collaborateurs se trouvent à l'Université Villanova, au Goddard Space Flight Center de la NASA, au Université de Chicagole National Institute of Standards and Technology, le Argonne National Laboratory, le Los Alamos National Laboratory, le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, le Université d'Oslo, Massachusetts Institute of Technology et Université de la Colombie-Britannique. Les collaborateurs au Chili sont l'Université du Chili, la Pontificia Universidad Católica de Chile, l'Universidad de Concepción et l'Universidad Católica de la Santísima Concepción.

L'étude a été financée par la National Science Foundation des États-Unis.

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