La lumière émise par les blazars permet de mieux connaitre l’univers
— Actualités du 11 décembre 2018 —
Une équipe de chercheurs a imaginé une méthode pour calculer le nombre de photons qui ont été produits dans l’entièreté de l’univers observable depuis sa création. Quand on observe le ciel, on peut distinguer un rayonnement diffus qui baigne l’ensemble de l’univers dans presque toutes les longueurs d’onde. Il s’agit du fonds extragalactique. Il est constitué de la lumière additionnée de toutes les étoiles et galaxies qui ont existé depuis les premiers âges de l’univers. Si l’espace est presque entièrement vide de matière, ce vide est sans cesse parcouru de photons voyageant depuis des milliards de sources différentes, dans toutes les directions.
Le fonds extragalactique est très diffus et difficile à observer. Il est cependant intéressant d’estimer la quantité totale de photos qu’il contient car le fonds extragalactique constitue une part non-négligeable de la densité énergétique de l’univers. L’équipe internationale d’astrophysiciens s’est servie de l’observatoire FERMI pour observer plus de 700 blazars. Les galaxies hébergent le plus souvent en leur centre des trous noirs supermassifs qui libèrent des jets de particules très énergétiques. Ces jets sont parfois orientés vers la Terre et c’est l’observation de ce phénomène qu’on appelle blazar.
Les blazars émettent des rayonnements dans toutes les longueurs d’onde. Ils sont si puissants qu’on peut les détecter même lorsque leur lumière a voyagé pendant des milliards d’années. Ce qui est intéressant, c’est que les rayons gamma émis par les blazars interagissent avec le fond extragalactique. En effet, au fur et à mesure qu’ils voyagent, les rayons gamma issus des blazars sont peu à peu absorbés lors de collisions avec les photons du fonds extragalactique. En observant un blazar situé à 1 milliard d’années-lumière par exemple, on peut mesurer quelle quantité de sa lumière a été absorbé, ce qui permet d’estimer la densité du fonds extragalactique situé sur son trajet.
L’étude réalisée à l’aide de l’observatoire FERMI va encore plus loin. L’équipe de chercheurs a observé des blazars situés à une grande variété de distance. Cela a permis d’estimer la quantité de photons contenue dans le fond extragalactique. 4×10 puissance 84 photons auraient été émis par toutes les étoiles contenus dans l’univers observable depuis sa création.
Au-delà de ce nombre impressionnant, cette étude permet surtout de mieux cerner l’histoire de la formation des étoiles dans l’univers. En effet, en comparant la lumière des blazars plus ou moins distants, l’équipe à l’origine de l’étude a pu constater quelles époques ont le plus contribué au fonds extragalactique. On peut ainsi se rendre compte qu’il ya eu un pic dans la formation des étoiles il y a neuf milliards d’années environ. Depuis, l’univers semble être de moins en moins fertile.
De même, ces mesures permettent de se renseigner sur l’activité de l’univers au cours de ses tout premiers milliards d’années. Idéalement, l’équipe à l’origine de l’étude aimerait faire remonter ce type de mesures le plus près possible du big bang, ce qui serait l’occasion de dresser une histoire complète de la formation des étoiles dans l’univers.
Image by JPL [Public domain], via Wikimedia Commons
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