Les astronomes à la recherche de preuves de la lumière des premières étoiles et galaxies ont découvert que l'univers était chaud, plutôt que froid, avant qu'il ne s'allume « .
Une équipe dirigée par l'Université de Curtin de l'International Center of Radio Astronomy Research (ICRAR) recherchait l'insaisissable « Epoch of Reionisation », utilisant le télescope Array Widefield Murchison (MWA) situé à l'observatoire d'Inyarrimanha Ilgari Bundara, le CSIRO Murchison Radio-Astronomy Observatoire sur le pays Wajarri Yamaji en Australie occidentale.
« Nos recherches ont été menées sur deux phases. Au cours de la recherche initiale, nous avons obtenu nos premières preuves de chauffage du gaz entre les galaxies près de 800 millions d'années après le Big Bang », a déclaré le Dr Ridhima Nunhokee, auteur de la première phase ICRAR.
L'époque de la réionisation est une période au début de l'histoire de l'univers qui est prédite par la théorie mais n'a pas encore été détectée à l'aide de radiotélescopes. Il signifie la fin des âges cosmiques sombres, à peu près un milliard d'années après le Big Bang, lorsque le gaz entre les galaxies est passé de l'opaque à transparent, permettant à la lumière des premières étoiles et galaxies de voyager dans tout l'univers.
Le Dr Nunhokee a expliqué que pour étudier cette première période de l'univers, les astronomes doivent isoler le faible signal de l'époque de la réionisation, identifier et supprimer toutes les autres sources d'ondes radio dans l'univers de leurs observations.
« Il s'agit notamment des émissions des étoiles et des galaxies voisines, des interférences de l'atmosphère de la Terre, et même du bruit généré par le télescope lui-même. Ce n'est qu'après soustraire soigneusement ces` `signaux de premier plan '', les données restantes révèlent des signaux de l'époque de la réionisation », a déclaré le Dr Nunhokee.
«À partir de cette recherche, nous avons développé des méthodes pour faire face à la contamination de premier plan, et soustraire les signaux que nous ne voulons pas, mais aussi mieux comprendre notre télescope et proposer un signal propre.
« Nous avons également pu intégrer environ dix ans de données MWA ensemble, pour observer le ciel pendant plus longtemps que jamais auparavant. C'est l'autre raison pour laquelle nous nous sommes rapprochés que jamais pour détecter le signal. »
La qualité et la quantité de ce nouvel ensemble de données sont ce qui a rendu cette découverte possible, selon l'équipe. Un univers froid aurait produit un signal qui aurait été visible en raison des capacités étendues de la MWA. L'absence de ce signal exclut un tel «démarrage à froid» à la réionisation et signifie que l'univers doit avoir été «préchauffé» avant la réionisation.
Le professeur Cathryn Trott, qui dirige le projet d'époque de la réionisation à ICRAR, a été l'auteur principal de la deuxième phase de la recherche.
« Au fur et à mesure que l'univers évoluait, le gaz entre les galaxies se dilate et se refroidit, nous nous attendons donc à ce qu'il soit très, très froid », explique le professeur Trott.
« Nos mesures montrent qu'elle est au moins chauffée d'une certaine quantité. Pas beaucoup, mais cela nous dit que la réionisation très froide est exclue. C'est vraiment intéressant.
« La recherche suggère que ce chauffage est probablement entraîné par l'énergie à partir de sources précoces de rayons X à partir de trous noirs précoces et de restes stellaires se propageant dans l'univers. »
Les leçons tirées du traitement de ces données relanceront la recherche de l'époque de la réionisation avec les télescopes SKA, actuellement en construction dans le pays de Wajarri en Australie occidentale et dans le nord du Cap d'Afrique du Sud.
« Toutes ces techniques existantes nous aideront à trouver ce qui manque », a déclaré le Dr Nunhokee.
« Le signal est définitivement enterré là-dedans. Il s'agit simplement d'améliorer nos données et d'obtenir plus de données, de données plus propres, pour l'atteindre. »
Le document initial, « Limites sur le spectre de puissance de 21 cm des observations MWA » et le deuxième article de phase, « des limites améliorées avec le MWA à l'aide d'informations gaussiennes » sont publiées dans Le journal astrophysique.
