La «rémanence» de l'univers est un élément de preuve important pour le Big Bang. Ce rayonnement de fond fournit également des réponses importantes à la question de savoir comment les premières galaxies ont pu se former. Des chercheurs des universités de Bonn, Prague et Nanjing calculent que la force de ce rayonnement a probablement été surestimée jusqu'à présent. Si les résultats s'avèrent exacts, il remettrait en question le fondement théorique du modèle standard de cosmologie.
Les résultats ont maintenant été publiés dans la revue Physique nucléaire b.
L'espace, le temps et la matière ont émergé de rien il y a 13,8 milliards d'années. Le Big Bang a marqué le début de notre univers – du moins selon le modèle standard de cosmologie. L'univers s'était déjà élargi massivement au cours des 380 000 premiers années après le Big Bang, se refroidissant considérablement dans le processus.
Ce n'est qu'à ce stade que les électrons et les protons ont pu s'unir pour former des atomes d'hydrogène électriquement neutres. L'univers est devenu transparent à la lumière en conséquence, car les photons n'étaient plus en mesure d'échanger de l'énergie avec la matière. Cela a marqué la naissance du rayonnement cosmique de fond micro-ondes.
Nous pouvons toujours détecter ce rayonnement aujourd'hui en utilisant des télescopes très sensibles. Comme il se rend chez nous depuis près de 13,8 milliards d'années, il donne un aperçu de la naissance et des premières heures de l'existence de l'univers.
« Selon nos calculs, cependant, il se pourrait que ce rayonnement de fond ne soit pas’Il existe du tout », explique le professeur Dr Pavel Kroupa de l'Institut Helmholtz pour la radiation et la physique nucléaire de l'Université de Bonn et l'Université Charles à Prague.» À tout le moins, nous sommes convaincus que sa force a été surestimée ».
Un puissant feu d'étoile recouvre le rayonnement de fond
Le physicien, avec le scientifique, le Dr Eda Gjergo de l'Université de Nanjing en Chine, a étudié un groupe particulier de galaxies appelées galaxies elliptiques.
« L'univers se développe depuis le Big Bang, comme la pâte qui monte », explique Kroupa. « Cela signifie que la distance entre les galaxies augmente constamment. Nous avons mesuré à quelle distance les galaxies elliptiques sont les uns des autres aujourd'hui. » En utilisant ces données et en tenant compte des caractéristiques de ce groupe de galaxies, nous avons ensuite pu utiliser la vitesse d'expansion pour déterminer quand ils se sont formés pour la première fois. «
Il était déjà connu que les galaxies elliptiques étaient les premières galaxies qui se sont formées dans le jeune univers. De vastes volumes de gaz se sont accumulés pour donner naissance à des centaines de milliards d'étoiles formant ces galaxies.
« Nos résultats montrent maintenant que tout ce processus n'a duré que quelques centaines d'années – ce qui est relativement court sur une échelle de temps cosmologique », souligne le Dr Gjergo. « Pendant ce temps, les réactions nucléaires dans ces étoiles enflammées étaient extrêmement lumineuses. »
Gjergo et Kroupa ont calculé la puissance de ce premier feu d'étoile. Ils doivent avoir flambé si brillamment que nous sommes toujours en mesure de les détecter aujourd'hui.
« Nos calculs indiquent que certains des radiations de fond cosmique proviennent en fait de la formation des galaxies elliptiques », explique Gjergo. « Cela représente au moins 1,4% du rayonnement, mais pourrait même expliquer tout cela. »
Inégale conduit à la création de galaxies
Même si cela ne représente que 1,4%, cela aurait vraisemblablement des conséquences énormes pour le modèle standard. Les mesures effectuées au cours des dernières décennies ont montré que le rayonnement de fond n'est pas complètement uniforme. Au lieu de cela, il existe de très petites différences d'intensité en fonction de la direction dans laquelle vous regardez.
Les chercheurs ont interprété cette observation dans la mesure où le gaz n'était pas uniformément distribué après le Big Bang. Au lieu de cela, il était légèrement moins dense dans certaines régions que dans d'autres. C'est aussi la raison pour laquelle les galaxies ont pu se former en premier lieu: les zones plus denses ont agi comme des points de condensation où le gaz a été comprimé sous la force de sa propre gravité pour former des étoiles.
Sans cette distribution inégale de gaz, nous n'existerons probablement même pas. Cependant, les variations du rayonnement de fond qui forment la base de cette théorie ne sont que quelques milliers d'un point de pourcentage. La question est maintenant de savoir à quel point ces mesures peuvent être fiables si les galaxies elliptiques (qui ne sont pas non réparties uniformément) représentent au moins 1,4% du rayonnement mesuré total.
« Nos résultats sont un problème pour le modèle standard de cosmologie », explique Kroupa. « Il pourrait être nécessaire de réécrire l'histoire de l'univers, au moins en partie. »
