Doté de capacités uniques pour suivre les fluctuations de l'énergie des micro-ondes, un petit observatoire situé dans les Andes au nord du Chili a produit des cartes de 75 % du ciel dans le cadre d'un effort visant à mesurer plus précisément l'origine et l'évolution de l'univers.

Le Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) de la National Science Foundation des États-Unis, une collaboration dirigée par des astrophysiciens de l’Université Johns Hopkins, a créé les cartes. En mesurant la polarisation des micro-ondes, ou la façon dont ces ondes d'énergie se déplacent dans des directions particulières, l'équipe sonde l'histoire et la physique de l'univers, depuis les tout premiers instants jusqu'à la formation des galaxies, des étoiles et des planètes.

Les nouvelles cartes du ciel et leurs interprétations par l'équipe devraient être publiées dans The Astrophysical Journal. .

Les résultats améliorent considérablement les observations dans lesquelles les scientifiques doivent filtrer les micro-ondes, une forme de lumière invisible émise par notre galaxie, la Voie lactée, rapporte l'équipe. Les résultats devraient aider les scientifiques à mieux comprendre le fond diffus cosmologique, le rayonnement résiduel de l’univers chaud, dense et jeune qui a évolué au cours de sa durée de vie de 13,8 milliards d’années. Les cosmologues utilisent ce signal pour rassembler des preuves importantes sur les débuts de l'univers.

"En étudiant la polarisation du fond diffus cosmologique, les astrophysiciens peuvent déduire à quoi devait ressembler l'univers à des époques antérieures", a déclaré Tobias Marriage, professeur de physique et d'astronomie à Johns Hopkins et codirige l'équipe. "Les astrophysiciens peuvent remonter à des temps très, très anciens - les conditions initiales, les tout premiers instants où la matière dans l'univers et la distribution de l'énergie ont été mises en place pour la première fois - et peuvent relier tout cela à ce que nous voyons aujourd'hui."

Les nouvelles cartes CLASS fournissent des informations supplémentaires sur un signal spécifique appelé polarisation linéaire, qui provient du rayonnement créé par des électrons rapides tourbillonnant autour du champ magnétique de la Voie lactée. Ce signal aide les scientifiques à étudier notre galaxie, mais il peut également brouiller leur vision de l'univers primitif.

"Les résultats améliorent considérablement notre compréhension des processus physiques dans l'univers primitif qui auraient pu créer un fond de polarisation circulaire, une forme distincte de rayonnement micro-onde. Pour la polarisation linéaire, les nouveaux résultats ont amélioré les mesures des signaux de la Voie Lactée. Ils montrent un degré élevé d'accord et dépassent la sensibilité des missions spatiales précédentes", a déclaré Charles L. Bennett, professeur émérite de Bloomberg, ancien professeur du centenaire et boursier Johns Hopkins Gilman en physique et en astronomie.

"L'étude des radiations reliques depuis le début de l'univers est essentielle pour comprendre comment le cosmos tout entier a vu le jour et pourquoi il est tel qu'il est", déclare Nigel Sharp, directeur de programme à la Division des sciences astronomiques de la NSF, qui a soutenu l'étude. Réseau de télescopes CLASS depuis avant 2010.

"Ces nouvelles mesures fournissent des détails essentiels à grande échelle dans notre tableau croissant des variations présentes dans le rayonnement de fond cosmique - un exploit particulièrement impressionnant car il a été réalisé à l'aide d'instruments basés au sol."

Contrairement aux missions spatiales, la recherche ouvre la voie à des observations plus détaillées avec des télescopes au sol qui permettent d’améliorer continuellement l’instrumentation. L'observatoire CLASS a mis en œuvre de nouvelles technologies, notamment des alimentations à parois lisses pour guider le rayonnement de l'espace vers les détecteurs, des détecteurs conçus sur mesure et de nouveaux modulateurs de polarisation. Tous trois ont été développés en collaboration entre la NASA et Johns Hopkins.

"Il est très important de connaître la luminosité des émissions de notre galaxie, la Voie lactée, car c'est ce que nous devons corriger pour effectuer une analyse plus approfondie du fond diffus cosmologique", a déclaré l'auteur principal Joseph Eimer, astrophysicien à Johns Hopkins. P>

"CLASS réussit très bien à caractériser la nature de ce signal afin que nous puissions le reconnaître et éliminer ces contaminants des observations. Le projet est à l'avant-garde dans la promotion des mesures de polarisation au sol à plus grande échelle."

L'équipe a déclaré que les résultats établissaient une nouvelle norme pour détecter la polarisation aux plus grandes échelles à partir d'un observatoire au sol, offrant des possibilités prometteuses pour de futures investigations, notamment avec l'inclusion de données CLASS supplémentaires, à la fois déjà obtenues et issues d'observations en cours.

Plus d'informations : Le Journal d'Astrophysique (2024). DOI :10.3847/1538-4357/ad1abf

Informations sur le journal : Journal d'astrophysique

Fourni par l'Université Johns Hopkins