Les scientifiques ont trouvé un moyen de mesurer toute la lumière des étoiles émise pendant la majeure partie de l'histoire de l'univers. George Rose/Getty Images Voici un chiffre époustouflant pour vous : 4, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000.
Au cas où vous vous demanderiez ce que tous ces chiffres signifient, c'est le nombre de photons - exprimé de manière plus compacte comme 4 x 10 84 — émis par toutes les étoiles de l'univers observable, remontant à l'époque où l'univers vieux de 13,7 milliards d'années n'existait que depuis un milliard d'années, selon une équipe de chercheurs dirigée par Marco Ajello, astrophysicien au College of Science de l'Université de Clemson.
C'est basé sur une analyse des données du télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA, vieux de 10 ans, qui a permis aux chercheurs de compiler une histoire de la formation des étoiles sur la majeure partie de la vie de l'univers.
Les scientifiques ont détaillé leurs découvertes dans un article publié le 30 novembre, 2018, dans la revue Science, avec Ajello comme auteur principal.
Voici une vidéo de la NASA sur la recherche :
Mesurer la lumière des étoiles pendant la majeure partie de l'histoire de l'univers a nécessité une ingéniosité considérable. Comme Ajello l'explique dans des remarques préparées par e-mail, la quantité totale de lumière émise par les étoiles est composée de deux types. "L'un est la lumière stellaire qui survit à l'absorption par la poussière, " écrit-il. " C'est ce que nous avons mesuré. Le reste est de la lumière stellaire absorbée par la poussière et réémise dans l'infrarouge. Nous ne sommes pas sensibles à cela. Il s'avère que la moitié de l'énergie émise par les étoiles à travers l'histoire de l'univers est retraitée par les étoiles à des longueurs d'onde (infrarouges) plus longues."
Le ciel est rempli de photons émis il y a longtemps par des étoiles lointaines - c'est ce qu'on appelle la lumière de fond extragalactique, ou EBL. Néanmoins, à l'exception de la lune et des étoiles de notre propre galaxie, le ciel paraît sombre à nos yeux. Selon Ajello, c'est parce que la majeure partie de la lumière des étoiles qui atteint la Terre depuis le reste du vaste univers est extrêmement faible – l'équivalent d'une ampoule de 60 watts vue dans l'obscurité totale à environ 2,5 millions de kilomètres de distance.
Comme l'explique cet article de Science News, pour contourner ce problème, Ajello et son équipe ont parcouru 10 ans de données du télescope Fermi, et a examiné l'interaction de l'EBL avec les rayons gamma émis par des blazars lointains - des trous noirs qui peuvent envoyer de puissants flux de rayonnement dans l'univers. Les chercheurs ont calculé dans quelle mesure les rayons gamma de ces blazars avaient été absorbés ou modifiés par des collisions avec les photons de l'EBL.
"Les blazars émettent de la lumière à travers le spectre électromagnétique, mais libèrent la plupart de leur énergie dans la bande gamma, " explique Ajello. " Le Large Area Telescope (LAT) à bord de Fermi est capable de mesurer les rayons gamma des blazars de 100 MeV (1 million de fois l'énergie de la lumière visible) à 1 TeV (1 billion de fois l'énergie de la lumière visible ). Le processus de production de paires (où deux photons produisent une paire électron-positon) qui a absorbé les rayons gamma émis par les blazars ne démarre qu'à des énergies d'environ 10 GeV (un milliard de fois l'énergie de la lumière visible). Donc en dessous de cette énergie nous avons observé le vrai, non absorbé, sortie blazar, mais au-dessus de ce "seuil", de plus en plus de photons des blazars sont absorbés jusqu'au point (si vous augmentez suffisamment l'énergie) vous ne voyez plus le blazar."
"Nous recherchons cette transition de zéro pour cent d'absorption à 100 pour cent d'absorption en fonction de l'énergie, " Ajello continue. " L'énergie à laquelle la transition commence et à quelle vitesse elle passe de zéro pour cent à 100 pour cent mesure l'énergie des photons EBL et combien de ceux-ci sont là-bas. Plus il y en a, plus la transition zéro à 100 % (absorption) est rapide."
Ajello décrit le suivi de l'EBL comme l'équivalent pour les astrophysiciens de "suivre l'arc-en-ciel et découvrir un pot d'or. L'EBL est l'arc-en-ciel et sa connaissance peut enfin révéler de nombreuses informations utiles".
Ajello explique que la quantité totale de lumière émise par les étoiles est composée de deux types. "L'une est la lumière stellaire qui survit à l'absorption par la poussière (c'est ce que nous avons mesuré). Le reste est la lumière stellaire absorbée par la poussière et réémise dans l'infrarouge (nous ne sommes pas sensibles à cela). Il s'avère que la moitié de l'énergie émise par les étoiles à travers l'histoire de l'univers est retraitée par les étoiles à des longueurs d'onde (infrarouges) plus longues."
La technique des chercheurs leur a permis de voir l'histoire de la formation des étoiles dans l'univers, dont ils ont découvert qu'il avait culminé environ 3 milliards d'années après le Big Bang et a considérablement ralenti depuis lors, selon un article du Washington Post sur le travail.
Le décompte n'inclut pas la quantité de lumière stellaire émise au cours du premier milliard d'années d'existence de l'univers. "C'est une époque que nous ne pouvons pas encore vraiment sonder, " explique Ajello. C'est l'une des raisons pour lesquelles lui et d'autres scientifiques attendent avec impatience le lancement en 2021 du télescope spatial James Webb, qui, selon la NASA, sera suffisamment sensible pour détecter les premières étoiles.
Maintenant c'est intéressantAlors que la création de nouvelles étoiles a ralenti, ce n'est jamais complètement arrêté, selon ce communiqué de presse de Clemson. La voie Lactée, par exemple, crée environ sept nouvelles étoiles chaque année.
Publié à l'origine :4 décembre 2018
