Combien de photons ont-ils été émis par toutes les étoiles depuis l'origine de l'univers?

le 04 décembre 2018 à 10:19
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Carte cosmos blazars
Vue sur les 739 blazars utilisés pour mesurer la quantité de photons dans l'univers © Nasa/DOE/Fermi LAT Collaboration

C'est la question essentielle à laquelle ont essayé de répondre ces scientifiques de l'université de Clemson aux États-Unis. Une étude réalisée grâce aux données du télescope spatial Fermi.

Ce sont des calculs particulièrement complexes qui ont dû être résolus pour répondre à cette énigmatique et impossible question, une véritable prouesse compte tenu de l'immensité de l'univers observable.

La lumière émise par l'univers depuis son origine


Le nombre de photons - ces « grains » de lumière - dans l'univers serait d'environ 4.1084. Encadrée par Marco Ajello, l'équipe de scientifiques a eu recours à une méthode innovante puisqu'elle a utilisé plus de 9 années de données du Fermi Gamma-ray Space Telescope de la NASA qui regroupe des informations sur plus de 700 blazars - des quasars très compacts associés à un trou noir supermassif - qui ont permis de déterminer la lumière de fond intergalactique (EBL pour extragalactic background light).

Bien que cette étude paraisse légèrement saugrenue pour quelqu'un qui ne serait pas initié, elle est cependant essentielle pour comprendre l'évolution de l'activité du rayonnement stellaire au cours de l'histoire du cosmos. Les chercheurs sont ici parvenus à mesurer la lumière stellaire au cours de plus de 90 % de l'histoire de l'univers, c'est-à-dire à seulement quelques centaines de millions d'années après sa naissance il y a plus de 13,7 milliards d'années.

À ce sujet, Vaidehi Paliya, chercheuse au sein de l'équipe de l'université de Clemson, a déclaré : « En utilisant des blazars plus ou moins distants, nous avons mesuré toute la lumière stellaire à chaque époque - un milliard d'années, deux milliards d'années, six milliards d'années, etc. - jusqu'au moment où les premières étoiles se sont formées. »

galaxies hubble
© NASA, ESA / Hubble

Une première dans l'histoire de l'astronomie


C'est la toute première fois dans l'histoire de l'astronomie que des chercheurs parviennent à mesurer aussi précisément la lumière de l'univers, comme le rappelle Marco Ajello, l'auteur de l'étude. L'astrophysicien ajoute : « Comprendre comment le cosmos dans lequel nous vivons est apparu dépend en grande partie de la compréhension de l'évolution des étoiles. »

Cette étude fournit une importante confirmation concernant les estimations qui ont déjà été énoncées par la communauté scientifique. En outre, elle pourrait servir de référence pour de nombreuses études futures, comme le précise Kári Helgason, astrophysicien à l'université de l'Islande : « L'un des principaux objectifs de Webb est de comprendre ce qui s'est passé au cours des premiers milliards d'années qui ont suivi le Big Bang. Notre travail fixe de nouvelles limites importantes à la quantité de lumière stellaire que nous pouvons espérer voir au cours de ce premier milliard d'années - une période largement inexplorée dans l'univers - et constitue un point de référence pour les études futures. »
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