Impression d'artiste de l'arrière-plan extragalactique Emission et absorption de la lumière. Cliquez pour agrandir
L'Univers est rempli d'une lueur diffuse de rayonnement provenant de toutes les étoiles et galaxies. Ce brouillard cosmique est en fait difficile à détecter car nous avons à proximité des objets beaucoup plus lumineux qui peuvent le laver; comme la façon dont les lumières de la ville obscurcissent les étoiles la nuit. Une façon de mesurer ce rayonnement est d'utiliser le rayonnement des quasars, qui sont extrêmement brillants et distants. Le rayonnement de haute énergie émis par les quasars perd de l'énergie lorsqu'il passe à travers ce rayonnement de fond, et cela peut être mesuré.
Dans tout l'espace, une lumière de fond cosmique scintille. Les étoiles, les galaxies - toutes sortes de sources - y contribuent; la lumière est leurs restes, en fait. Maintenant, les astrophysiciens ont découvert que cette lumière n'est guère aussi intense que quiconque l'avait deviné. Les chercheurs ont utilisé deux quasars distants comme «sondes» et ont enregistré leurs spectres gamma en utilisant le H.E.S.S. télescopes en Namibie. Ces spectres se sont révélés juste un peu rougis; la lumière de fond ne semble que légèrement obscurcir le rayonnement des quasars. Ces observations ne font pas seulement la lumière sur la lumière de fond - mais sur des sujets aussi importants que la naissance et le développement des galaxies (Nature, 20 avril 2006).
Les étoiles, les galaxies, les quasars et de nombreux autres objets contribuent au brouillard de rayonnement dans l'univers. Il imprègne tout l'espace intergalactique; c'est la lumière «restante» que tous ces objets émettent. La lumière de fond extragalactique - EBL - recouvre des époques d'activité stellaire, depuis la création des premières étoiles jusqu'à nos jours. Les scientifiques tentent depuis longtemps de mesurer cette émission. Cependant, il n'est pas facile de le faire directement et extrêmement inexact, car l'atmosphère terrestre, le système solaire et la voie lactée émettent des radiations qui gênent l'observation des faibles EBL.
Une façon de sortir de ce problème est d'observer les quasars - les usines d'énergie cosmique qui ont un énorme trou noir en leur milieu. Ces «pièges à gravité» avalent du gaz autour d'eux et en rejettent une partie sous forme de plasma, accéléré à presque la vitesse de la lumière. Il s'agit d'un rayonnement regroupé à partir de protons, d'électrons et d'ondes électromagnétiques. Souvent, elle peut être des centaines de fois plus large que sa galaxie mère. Si ce «jet de quasar» se dirige vers la Terre, le rayonnement peut apparaître assez fort - les astronomes appellent cela un «blazar».
Les deux objets que H.E.S.S. les chercheurs ont observé que les deux blazars. Comment les utiliser comme sondes? Ils envoient des particules de lumière gamma très énergétiques, qui perdent de leur force sur leur chemin vers la Terre quand ils frappent les photons EBL. Cela fait rougir le spectre gamma d'origine, comme lorsque le soleil se rapproche de l'horizon au crépuscule et que l'atmosphère terrestre disperse davantage la partie bleue de la lumière du soleil que le rouge. Plus l'atmosphère est épaisse, plus le soleil est rouge. La rougeur dépend de l'épaisseur du support. Ce fait est la clé pour étudier la composition d'EBL.
Luigi Costamante, de l'Institut Max Planck de physique nucléaire à Heidelberg, déclare que «le principal problème est que la distribution d'énergie dans les quasars peut prendre de nombreuses formes différentes. Jusqu'à présent, nous ne pouvions pas vraiment dire si un spectre observé avait l'air rouge parce qu'il avait vraiment une forte rougeur, ou si c'était ainsi depuis le début. »
Ce problème a été résolu grâce aux spectres gamma de deux quasars - H 2356-309 et 1ES 1101-232. Ces objets sont plus éloignés que toutes les sources observées jusqu'à présent. La sensibilité du H.E.S.S. télescope a permis de les enquêter. Il s'avère que l'intensité d'EBL n'est pas assez forte pour rougir la lumière du quasar; les spectres sont trop bleus et contiennent trop de rayons gamma de haute énergie.
H.E.S.S. les données ont permis aux scientifiques de dériver l'intensité maximale de la lumière diffusée. Il est proche de la limite la plus basse résultant de la somme de la lumière de galaxies uniques visibles dans un télescope optique. Cela répond à une question qui intrigue les astronomes depuis des années: la lumière diffuse est-elle surtout créée par le rayonnement des premières étoiles? Le H.E.S.S. les résultats semblent éliminer cette possibilité. Il y a aussi peu de place pour les contributions d'autres sources, comme les galaxies normales. Un examen plus attentif de l'espace intergalactique ouvre de nouvelles perspectives sur la recherche des rayons gamma en dehors de notre propre galaxie.
Source d'origine: Max Planck Society
