Résumé :
Une équipe internationale de recherche en astronomie a récemment utilisé un réseau de radiotélescopes géants pour détecter avec succès des signaux radio extrêmement faibles d'atomes d'hydrogène neutres provenant d'une galaxie lointaine située à des milliards d'années-lumière. Ce résultat de détection a battu le précédent record de la plus longue distance d'observations similaires et a fourni aux astronomes une nouvelle fenêtre d'observation clé pour retracer directement les réserves de gaz combustible dans les premiers stades de la formation des premières étoiles et galaxies de l'univers.
L'hydrogène neutre (hydrogène atomique) est l'élément de base le plus abondant dans l'univers, et c'est également un « carburant » indispensable à la naissance des étoiles ainsi qu'à la croissance et à l'évolution des galaxies. Dans la bande radio, les atomes d'hydrogène neutres émettent un rayonnement électromagnétique caractéristique d'une longueur d'onde d'environ 21 cm (la fameuse raie de l'hydrogène de 21 cm). Cependant, la probabilité de transition de spin d’un seul atome d’hydrogène est extrêmement faible et un seul signal faible s’atténue extrêmement sévèrement lorsqu’il traverse le long espace profond de l’univers. Par conséquent, dans des conditions d’observation conventionnelles, les radiotélescopes existants peuvent difficilement détecter le rayonnement neutre de l’hydrogène d’une seule galaxie située à des milliards d’années-lumière de la Terre.
Afin de franchir cette limite de l'observation physique, l'équipe de recherche scientifique a intelligemment emprunté la « super loupe » de l'univers : l'effet de lentille gravitationnelle. Lorsque les faibles ondes radio émises par la galaxie cible de l'espace lointain passent par une autre galaxie massive ou un autre amas de galaxies devant la ligne de visée sur son chemin vers la Terre, l'énorme champ gravitationnel de l'objet avant courbera et fera converger la lumière et les signaux radio de la galaxie arrière comme une lentille convexe, amplifiant ainsi considérablement les raies spectrales caractéristiques de l'hydrogène neutre à l'origine extrêmement faibles à plusieurs reprises, de sorte qu'elles puissent finalement être clairement capturées par le système de réception radio à haute sensibilité sur la Terre.
En calculant avec précision le décalage vers le rouge de la raie spectrale détectée de 21 centimètres, les chercheurs ont non seulement identifié la tranche de temps spécifique de la galaxie dans les dizaines de milliards d'années d'évolution cosmique, mais ont également calculé la masse totale d'hydrogène neutre contenu dans la galaxie. L'analyse des données montre qu'au cours de l'âge d'or de l'univers, il y a des milliards d'années, cette galaxie disposait d'une réserve d'hydrogène neutre beaucoup plus importante que ses galaxies voisines modernes de même taille, confirmant directement l'inférence physique selon laquelle l'activité de formation d'étoiles était plus intense dans l'univers primitif.
Les astronomes ont souligné que cette observation historique a non seulement confirmé la faisabilité technique de combiner l'effet de lentille gravitationnelle pour dépasser la limite supérieure de la distance de détection des radiotélescopes, mais a également fourni une vérification méthodologique clé et une référence scientifique pour l'installation de radioastronomie ultra-large de nouvelle génération, le radiotélescope à réseau de kilomètres carrés (SKA), qui sera pleinement opérationnel dans les prochaines années. On s'attend à ce qu'elle révèle systématiquement à l'avenir comment les principales galaxies de l'univers primitif ont accumulé du gaz et entraîné la vague de naissance d'étoiles qui a duré des centaines de millions d'années.
Commentaires