La lueur de fond de l’univers est étrangement brillante

Les astronomes disent que la lueur de fond de l’univers est deux fois plus brillante qu’on ne le pensait auparavant. Le vaisseau spatial New Horizons de la NASA a découvert l’anomalie inattendue lorsqu’il a observé une région sombre dans l’espace avec peu d’étoiles et de galaxies. Image via NASA/ Joseph Olmsted/ STSCI/ ScienceNews.

Nous pourrions penser à l’espace comme un vide sans fin d’obscurité totale, ponctué uniquement par de minuscules lumières d’étoiles et de galaxies lointaines. mais il est vraiment si sombre ? Pas assez! Il y a une petite mais significative quantité de lumière de fond qui imprègne l’univers visible. C’est la faible lueur qui émane des étoiles, des galaxies, de la poussière et du gaz. Les astronomes ont déclaré le 3 mars 2022 qu’ils avaient découvert que cette lueur était d’environ deux fois aussi brillant que prévu.

Environ la moitié de la quantité de lumière de fond – appelée fond optique cosmique (COB) – peut être expliquée par les étoiles et les galaxies habituelles. Mais l’autre moitié est un peu mystérieuse. D’où vient cette lumière supplémentaire ? Les astronomes ont utilisé les données du vaisseau spatial New Horizons de la NASA, qui a effectué son survol historique de Pluton en 2015.

Les chercheurs ont publié leurs résultats évalués par des pairs dans Les lettres du journal astrophysique le 3 mars 2022. Liz Kruesi a écrit sur les nouveaux résultats intrigants pour ScienceActualités le 22 mars 2022.

Une galaxie brillante avec un noyau lumineux central et des milliards d'étoiles dans la noirceur de l'espace.
Voir plus grand. | L’univers est un endroit sombre, une étendue de noirceur apparemment sans fin. Seule la lumière des étoiles, de la poussière et des galaxies fournit une illumination, comme dans cette illustration de notre galaxie de la Voie lactée. Les scientifiques ont déclaré, en mars 2022, que la lueur de fond – appelée fond optique cosmique, ou COB – est en fait environ deux fois plus brillante qu’on ne le pensait auparavant. Image via AMNH/Space.com.

L’arrière-plan de l’univers vu par New Horizons

La lueur de fond dans l’univers est difficile à voir, mais détectable. La majeure partie, vue de notre point de vue terrestre, est emportée par la lumière plus brillante du soleil qui se reflète sur la poussière du système solaire interne. C’est ce qu’on appelle la lumière zodiacale vue de la Terre. Alors, quelle est la meilleure façon de voir la faible lueur cosmique ? D’un endroit beaucoup plus éloigné dans le système solaire !

Les chercheurs ont utilisé des images du vaisseau spatial New Horizons, qui se trouve très loin dans les franges extérieures du système solaire, bien au-delà de Pluton. À l’aide de sa caméra LORRI (Long Range Reconnaissance Imager), New Horizons a pris des images d’un point de l’univers de fond qui contenait peu ou pas d’étoiles ou de galaxies. Un coin de ciel aussi sombre que possible.

Les chercheurs ont numériquement supprimé d’autres sources de lumière des images, telles que les étoiles et les galaxies. Ils ont également supprimé la lumière parasite générée par la source d’énergie nucléaire du vaisseau spatial. En faisant tout cela, les chercheurs ont alors pu déterminer la quantité réelle de COB (fond optique cosmique) et mesurer sa luminosité.

Vaisseau spatial carré avec antenne parabolique.  Partie d'une planète en arrière-plan avec un soleil lointain.
Concept d’artiste du vaisseau spatial New Horizons alors qu’il passe devant Pluton. Image via la NASA.

Une anomalie révèle un mystère cosmique

Les astronomes s’attendaient à ce que ces nouvelles mesures correspondent à peu près à celles précédemment prises depuis la Terre au fil des ans. Mais, étonnamment, ils ne l’ont pas fait. En fait, la lumière de fond était deux fois plus lumineux comme prévu. Comme l’a dit l’auteur principal Tod Lauer, un astronome du NOIRLab de la National Science Foundation à Tucson, en Arizona. ScienceActualités:

Il s’avère que les galaxies que nous connaissons peuvent représenter environ la moitié du niveau que nous voyons.

ScienceActualités a également cité le co-auteur Marc Postman du Space Telescope Science Institute (STScI), disant :

Il y a clairement une anomalie. Il faut maintenant essayer de le comprendre et de l’expliquer.

Lumière zodiacale : Cône de lumière s'étendant de l'horizon au groupe d'étoiles dans le ciel nocturne.
Voir les photos de la communauté EarthSky. | La lumière zodiacale (la lueur diffuse pointant vers le haut dans cette image) est la faible réflexion de la lumière du soleil sur les grains de poussière du système solaire interne. Bien que belle, une lumière comme celle-ci interfère avec la capacité des astronomes à mesurer la lueur de fond encore plus faible de l’univers. Christoph Stopka à Westcliffe, Colorado, a pris cette magnifique image de la lumière zodiacale le 1er mars 2022, au-dessus des hauts sommets de la chaîne de montagnes Sangre de Cristo, qui fait partie des Rocheuses du Colorado. Merci Christophe!

En d’autres termes, seule la moitié de la lumière de fond observée peut être expliquée par la lumière des galaxies et des étoiles connues. Comment est-ce possible?

Explications possibles pour la lueur de fond

Pourquoi les nouvelles mesures sont-elles si différentes des précédentes ? Bien sûr, ils sont plus sensibles et précis que ce qui est possible avec les mesures terrestres. Mais, deux fois plus de COB, c’est toujours un grand écart par rapport aux études antérieures.

Une possibilité est que la lumière supplémentaire provienne d’étoiles nomades et voyous flottant dans l’espace intergalactique. Comme des planètes voyous, elles dérivent librement, sans être piégées dans aucune galaxie. Pourrait-il y en avoir assez pour tenir compte de la lumière de fond supplémentaire ?

Ou peut-être y a-t-il des galaxies compactes qui sont trop faibles pour être détectées même par le télescope spatial Hubble. Si de telles galaxies existent, elles pourraient potentiellement être trouvées par le télescope spatial James Webb. Webb commencera à observer cet été et devrait fournir des images qui surpasseront celles de Hubble.

Une bête très subtile

Une autre possibilité est que les chercheurs aient oublié quelque chose dans l’analyse elle-même. Par exemple, pourrait-il encore y avoir de la lumière étrangère provenant du vaisseau spatial lui-même ? Qu’en est-il de la lumière de notre galaxie natale, la Voie lactée ? L’astrophysicien Michael Zemcov du Rochester Institute of Technology à New York a supposé dans ScienceActualités que la lumière réfléchie par la poussière de la Voie lactée est :

… une bête très subtile, et nos incertitudes seront probablement dominées par elle à un moment donné, simplement parce qu’elle n’est pas très bien comprise.

Les résultats sont certainement intrigants, mais plus de travail est nécessaire pour les comprendre.

Homme tenant une maquette d'un vaisseau spatial avec un astéroïde en forme de bonhomme de neige à sa gauche.
Tod Lauer, astronome au NOIRLab de la National Science Foundation, a dirigé la nouvelle étude sur le fond optique cosmique (COB) qui a révélé qu’il est deux fois plus brillant que prévu. Image via Henry Throop/ NASA/ NOIRLab.

Zemcov a poursuivi en disant:

Je suis content que cela ait été fait; c’est absolument une mesure nécessaire. Je pense qu’il y a une conversation là-bas sur les détails… et nos incertitudes seront probablement dominées par cela à un moment donné, simplement parce que ce n’est pas très bien compris. Il se passe quelque chose auquel nous ne nous attendions pas, c’est là que la partie amusante de la science entre en jeu.

Études futures

En plus des images LORRI de New Horizons, il existe d’autres missions et projets à venir qui pourraient éclairer davantage le mystère, pour ainsi dire. Il s’agit notamment de l’expérience CIBER-2 et de SPHEREx. En outre, les chercheurs continueront d’analyser les images LORRI plus anciennes, ainsi que de prendre de nouvelles images LORRI d’autres régions du ciel non imagées auparavant.

Conclusion : Les astronomes disent que la lueur de fond de l’univers provenant des étoiles et des galaxies est étrangement deux fois plus brillante qu’on ne le pensait auparavant. Le vaisseau spatial New Horizons de la NASA a fait la découverte inattendue.

Source : Flux anormal dans le fond optique cosmique détecté avec les observations de New Horizons

via ScienceNews

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