Astronomers thought the early universe was full of hydrogen: Now they've found it
Des astronomes pensaient que l'univers primitif était rempli d'hydrogène : ils l'ont désormais découvert.
Par l'Université du Texas à Austin
Édité par Sadie Harley, révisé par Robert Egan
Notes de la rédaction
The GIST
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Un immense halo de gaz hydrogène a été découvert grâce aux données de l'expérience HETDEX (Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment) et superposé à sa localisation, telle qu'observée sur une image à haute résolution du télescope spatial James Webb (JWST). Présent il y a 11,3 milliards d'années, ce système brille grâce à la lumière combinée de nombreuses galaxies qu'il contient, la région la plus brillante étant représentée en rouge. Grâce aux données de HETDEX, les astronomes ont multiplié par plus de dix le nombre connu de ces halos, passant d'environ 3 000 à plus de 33 000. Crédit : Erin Mentuch Cooper (HETDEX), image JWST : NASA, ESA, CSA, STScI. L'expérience HETDEX (Eberly Telescope Dark Energy Experiment) a découvert des dizaines de milliers de gigantesques halos de gaz hydrogène, appelés « nébuleuses Lyman-alpha », entourant des galaxies il y a 10 à 12 milliards d'années. Connue sous le nom de Midi Cosmique, cette époque de l'Univers primitif correspond à la période où les galaxies connaissaient leur croissance la plus rapide. Pour stimuler cette croissance, elles avaient besoin d'accéder à de vastes réserves de gaz hydrogène, un élément essentiel à la formation des étoiles. Or, jusqu'à récemment, les astronomes n'avaient découvert qu'une poignée de ces structures fondamentales.
Un nombre de halos multiplié par dix
Une nouvelle étude publiée dans The Astrophysical Journal multiplie par dix le nombre de halos de gaz hydrogène connus : d'environ 3 000 à plus de 33 000. Ceci confirme les soupçons selon lesquels il ne s'agit pas de curiosités rares. L'étude élargit également la gamme des tailles connues, offrant ainsi un échantillon plus représentatif aux astronomes qui continuent d'étudier l'origine et l'évolution des premières galaxies.
« Nous analysons les mêmes objets depuis une vingtaine d'années », explique Erin Mentuch Cooper, responsable des données HETDEX et auteure principale de l'étude. « HETDEX nous permet de découvrir beaucoup plus de ces halos et de mesurer leurs formes et leurs dimensions. Grâce à cet outil, nous avons pu constituer un catalogue statistique exceptionnel. »
Pourquoi les halos d'hydrogène sont-ils si difficiles à détecter ?
L'hydrogène gazeux est notoirement difficile à détecter car il n'émet pas de lumière. Cependant, s'il se trouve à proximité d'un objet émettant une grande quantité d'énergie – par exemple, une galaxie ou un groupe de galaxies riches en étoiles émettant dans l'ultraviolet – cette énergie peut le faire briller. Pour détecter ce phénomène, il faut consacrer beaucoup de temps à des instruments de précision, souvent très demandés.
Si de précédents relevés astronomiques ont permis de découvrir certains de ces halos, leurs instruments ne pouvaient détecter que les exemples les plus brillants et les plus extrêmes. De plus, les observations ciblées de galaxies primordiales sont généralement tellement rapprochées qu'elles ne permettent de distinguer que les plus petits halos. De ce fait, tout ce qui se situe entre les petites galaxies et les géantes restait jusqu'à présent insaisissable.
L'ampleur et la puissance d'HETDEX
Les observations d'HETDEX commencent à combler cette lacune. Grâce au télescope Hobby-Eberly de l'observatoire McDonald, le projet cartographie la position de plus d'un million de galaxies dans sa quête pour comprendre l'énergie sombre.
« Nous avons recueilli près d'un demi-pétaoctet de données, non seulement sur ces galaxies, mais aussi sur les régions intermédiaires », a déclaré Karl Gebhardt, chercheur principal d'HETDEX, directeur du département d'astronomie de l'Université du Texas à Austin et co-auteur de l'article. « Nos observations couvrent une région du ciel équivalente à plus de 2 000 pleines lunes. La portée de ces observations est immense et sans précédent. »
« Le télescope Hobby-Eberly est l'un des plus grands au monde », a ajouté Dustin Davis, chercheur postdoctoral à l'Université du Texas à Austin, scientifique d'HETDEX et co-auteur de l'étude. « L'instrument utilisé par HETDEX produit 100 000 spectres à chaque observation. Nous disposons donc d'une quantité colossale de données et de toutes sortes de choses fascinantes, amusantes et étranges qui n'attendent que d'être découvertes. »
Cartographie de milliers d'« amibes » cosmiques
Les halos récemment révélés mesurent de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de milliers d'années-lumière de diamètre. Certains sont aussi simples qu'un nuage ovale entourant une seule galaxie. D'autres sont des amas tentaculaires et irréguliers contenant plusieurs galaxies. « Ce sont les plus intéressants », a déclaré Mentuch Cooper. « Ils ressemblent à des amibes géantes avec des filaments qui s'étendent dans l'espace.»
Pour les repérer, l'équipe a sélectionné les 70 000 galaxies primordiales les plus brillantes parmi les plus de 1,6 million identifiées jusqu'à présent par HETDEX. Grâce aux supercalculateurs du Texas Advanced Computing Center, ils ont examiné combien d'entre elles présentaient des signes d'un halo : une région centrale compacte d'hydrogène et un nuage plus fin s'étendant au-delà.
Près de la moitié l'ont fait. De plus, cette proportion est probablement sous-estimée, explique Mentuch Cooper. « Nous pensons que les systèmes les plus faibles ne sont tout simplement pas assez lumineux pour que leur taille réelle soit pleinement révélée. »
Que révéleront ces halos à l'avenir ?
L'équipe espère que sa découverte aidera d'autres chercheurs à étudier l'Univers primordial : l'évolution de ses structures, la distribution de la matière, le mouvement des objets, et bien plus encore. Avec 33 000 halos à étudier, le défi est de taille.
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RESUME
Les astronomes pensaient que l'univers primitif était rempli d'hydrogène : ils l'ont maintenant trouvé.
Le relevé HETDEX a porté le nombre connu de halos de gaz d'hydrogène Lyman-alpha autour des galaxies d'environ 3 000 à plus de 33 000, confirmant leur abondance lors du midi cosmique (il y a 10 à 12 milliards d'années). Ces halos, dont le diamètre varie de quelques dizaines à plusieurs centaines de milliers d'années-lumière, fournissent des informations cruciales sur la formation des galaxies et la distribution de la matière dans l'univers primitif.
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COMMENTAIRES
Interessant ces 33000 halos d hyrogène
mais comment les relier historiquement et causalement ??? Donnez moi un manuel de fabrication des galaxies clair ,compéhensible ,général et compler !!!
Existe-t-il comme pour les étoiles des galaxies de première ,deuxième etc génération ????
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Mes élèves a ce sujet m ont demandé s 'il existait encore des étoiles de toute première génération ?????
Voici ma réponse :'
On en a observé une centaine. Mais les étoiles de population I elles, sont totalement fantasmatiques ! Ce sont les premières étoiles à jamais s'être formées, seulement à partir d'hydrogène et d'helium, avant il n'y avait que du gaz. Ce sont donc les premières structures de l'Univers !
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Publication details
Erin Mentuch Cooper et al, Lyα Nebulae in HETDEX: The Largest Statistical Census Bridging Lyα Halos and Blobs across Cosmic Noon, The Astrophysical Journal (2026). DOI: 10.3847/1538-4357/ae44f3
Journal information: Astrophysical Journal
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