Les débuts de notre Univers sont marqués par une période que les astronomes désignent comme l’« âge sombre ». Ce n’est qu’après environ cent millions d’années que les premières étoiles et galaxies ont émergé, inaugurant l’« aube cosmique ». Cette phase de l’Univers a longtemps échappé aux astronomes.
Contrairement à une aurore lumineuse, l’aube cosmique se caractérise par un signal extrêmement faible et difficile à détecter. Ce signal est souvent masqué par celui, beaucoup plus intense, de notre propre galaxie, la Voie lactée, ce qui complique son observation.
Plusieurs initiatives ont été mises en place pour capter ce signal. Le télescope spatial James-Webb a déjà fourni des informations précieuses, mais c’est grâce à une méthode innovante développée par des chercheurs de l’université Johns-Hopkins que des observations terrestres ont été possibles.
« On pensait que ce serait impossible », a déclaré Tobias Marriage, chef de projet et professeur de physique et d’astronomie à l’université Johns-Hopkins. Le projet Cosmology Large Angular Scale Surveyor (Class) a permis de capturer des signaux micro-ondes émis par l’aube cosmique.
Ces signaux, notoirement difficiles à détecter, sont souvent perturbés par les ondes radio, les radars et les satellites. Les conditions météorologiques et les variations de température peuvent également les déformer, rendant leur observation encore plus complexe.
Les scientifiques ont utilisé des télescopes spécialement conçus pour identifier les empreintes laissées par les premières étoiles dans la lumière résiduelle du Big Bang, le fameux fond diffus cosmologique. Les données obtenues ont été comparées à celles des missions Planck et WMAP de la NASA.
« Lorsque la lumière frappe le capot de votre voiture et que vous percevez un éblouissement, il s’agit de polarisation », explique Yunyang Li, un des auteurs de l’étude. Cette analogie aide à comprendre comment le signal cosmique est analysé pour différencier l’éblouissement cosmique de la lumière réfléchie.
Après le Big Bang, l’Univers était rempli d’un brouillard d’électrons. En s’étendant et se refroidissant, des atomes d’hydrogène se sont formés, permettant aux micro-ondes de circuler librement. Puis, l’aube cosmique et les premières étoiles ont libéré des électrons en arrachant ceux des atomes d’hydrogène.
Les chercheurs ont mesuré la probabilité qu’un photon du Big Bang soit dévié par ces électrons libérés. « Mesurer plus précisément ce signal de réionisation représente un enjeu majeur de la recherche sur le fond diffus cosmologique », souligne Charles Bennett, responsable de la mission WMAP.
Pour les scientifiques, l’Univers sert de laboratoire de physique. Des mesures plus précises aident à mieux comprendre des phénomènes comme la matière noire et les neutrinos. En continuant à analyser les données du projet Class, les chercheurs espèrent atteindre une précision sans précédent.
