TIME commence à sonder l’univers primitif grâce au cartographie de l’intensité des raies

Une autre façon d’explorer l’histoire cosmique

Un nouvel instrument appelé Tomographic Ionized-carbon Mapping Experiment, ou TIME, ouvre une voie nouvelle vers l’une des périodes les plus difficiles à étudier en cosmologie. Installé sur un radiotélescope de 12 mètres à l’observatoire de Kitt Peak, en Arizona, TIME utilise la cartographie de l’intensité des raies pour capter la lumière combinée de nombreuses galaxies à la fois plutôt que d’essayer de les isoler individuellement.

Cela compte parce que les galaxies les plus anciennes sont extraordinairement difficiles à résoudre. Leur lumière est faible, fortement décalée vers le rouge et nous sépare de plusieurs milliards d’années. Même avec des télescopes puissants, les astronomes ne peuvent échantillonner directement que certaines parties de ce paysage lointain. TIME vise à compléter le tableau en mesurant l’émission agrégée dans des raies spectrales spécifiques sur de vastes régions.

Pourquoi la cartographie de l’intensité des raies est importante

La cartographie de l’intensité des raies, ou LIM, se concentre sur une seule raie d’émission spectrale provenant de nombreuses galaxies simultanément. Plutôt que d’exiger que chaque galaxie soit assez lumineuse pour être étudiée seule, la méthode traite leur lumière collective comme un signal capable de révéler comment la structure cosmique évolue au fil du temps.

Dans le cas de TIME, l’instrument cartographie des raies d’émission de rotation du monoxyde de carbone. Ces raies offrent un moyen de suivre le gaz moléculaire et la matière en formation stellaire, aidant les chercheurs à comprendre les environnements dans lesquels les premières galaxies se constituaient.

Objectif : l’époque de la réionisation

TIME est conçu pour étudier l’époque de la réionisation, une période cruciale durant laquelle les premières étoiles et galaxies ont ionisé le milieu intergalactique. Au cours de cette transition, l’hydrogène est passé de l’état neutre à l’état ionisé, faisant passer l’univers d’opaque à translucide et permettant à la lumière de circuler beaucoup plus librement dans l’espace.

Cette phase de transition est l’un des grands seuils de l’histoire cosmique. Comprendre quand et comment elle s’est déroulée peut éclairer la manière dont les premières structures lumineuses ont transformé l’univers autour d’elles.

Les premiers résultats arrivent

Universe Today rapporte que TIME a commencé sa phase de mise en service en 2021 et 2022, et que les chercheurs ont désormais publié des résultats initiaux dans un article paru dans The Astrophysical Journal. La première étude s’est concentrée sur la cartographie de la poussière et du gaz moléculaire dans le complexe nuageux moléculaire Sagittarius A, au centre galactique.

Ce premier travail n’est pas encore l’objectif final qui motive le projet, mais il démontre les capacités de l’instrument et commence à établir son utilité scientifique. Pour une expérience de cartographie fondée sur une approche d’observation relativement nouvelle, prouver ses performances est une étape importante.

Au-delà des galaxies individuelles

L’importance de TIME tient autant à sa méthode qu’à sa cible. L’astronomie moderne progresse souvent en construisant des instruments plus précis qui voient plus loin ou avec une meilleure résolution. TIME prend une autre direction : il accepte que de nombreuses galaxies primordiales resteront trop faibles pour être résolues une à une et transforme cette limite en stratégie.

Si la technique réussit à grande échelle, elle pourrait aider les astronomes à construire une image plus continue de l’univers primitif que l’imagerie directe seule ne le permet. Au lieu de quelques instantanés brillants, les chercheurs pourraient obtenir une carte plus large de l’évolution du gaz, des galaxies et de la structure durant l’une des périodes fondatrices de l’univers.

Cet article s’appuie sur un reportage de Universe Today. Lire l’article original.