Une vue d'artiste de Spitzer. © Nasa

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Spitzer a observé de plus près le fond cosmique infrarouge

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Spitzer continue à fournir des informations sur le fond diffus infrarouge, celui produit par les premières galaxies en formation avec leur trou noir géant, du moins le pense-t-on. Après avoir épuisé ses réserves en hélium, le télescope a pu se consacrer des centaines d'heures durant à la collecte de données permettant d'atteindre une précision inégalée pour ce fond cosmique plus jeune que celui du rayonnement fossile.

WMap nous a permis de découvrir que l'âge de l’univers observable était de 13,7 milliards d'années environ. Mais entre le moment où le fameux rayonnement fossile a été émis et les premiers 800 millions d'années de l'existence du cosmos, nous ne disposons encore que de peu d'informations. L'une de celles disponibles nous est fournie depuis 2005 par l'étude du fond diffus infrarouge par le satellite Spitzer.

Bien qu'ayant épuisé ses réserves en hélium depuis 2009, et ayant démarré sa phase dite chaude, cet instrument est encore capable de belles prouesses, comme il l'a prouvé dernièrement en détectant la lumière émise par la superterre 55 cancri.

L'Extended Groth Strip observée par Hubble est une mince bande sur la voûte céleste non loin de la constellation de la Grande Ourse, comme le montre cette image. © Nasa-Esa

On vient d'apprendre que dans le cadre du projet Aegis (All-Wavelength Extended Groth Strip International Survey), auquel il participe depuis longtemps avec d'autres télescopes en orbite comme Hubble et Chandra, il avait été utilisé pendant 400 heures afin d'observer plus en détail la fameuse Extended Groth Strip, déjà rendue célèbre par les observations de Hubble.

En se concentrant sur cette région du ciel, Spitzer a donc tenté d'en apprendre plus sur le quelque peu encore énigmatique fond diffus infrarouge.

Illustration de l'origine du fond diffus infrarouge. © Dole et al. 2009 Plein Sud, d'après Spitzer/Caltech/Nasa/Kashlinsky/GSFC, 2006.

En anglais ce fond se nomme le cosmic infrared background (CIB). Comme le fond diffus cosmologique, il couvre la voûte céleste et contient des anisotropies riches en enseignements pour l'astrophysique et la cosmologie.

Un autre fond diffus pour la cosmologie

Il est plus jeune que le rayonnement fossile et bien moins intense, ce qui le rend difficile à observer. On a de bonnes raisons de penser qu'il a été produit au moins par la formation des premières étoiles dans les premières galaxies. Si l'on parvient à décrypter son message, il pourrait être bavard sur ce qui se passait dans le cosmos au moment où les premières étoiles brûlaient follement leur carburant nucléaire et où les trous noirs supermassifs commençaient leur croissance dans les jeunes galaxies.

En haut, l'image prise par Spitzer montrant une partie de l'Extended Groth Strip. En bas, après soustraction des étoiles et des galaxies, apparaît clairement le CIB. © Nasa/Jpl-Caltech/GSFC

Les images du CIB fournies par Spitzer s'obtiennent en soustrayant les galaxies et étoiles observées à d'autres longueurs d'onde et c'est ainsi que l'on voit apparaître, en fausses couleurs, ce rayonnement diffus de l'époque juste postérieure aux âges sombres de l'univers observable.

Les astrophysiciens viennent de présenter sur arxiv ces observations devenues plus précises. Elles permettent toujours de soutenir que l'on observe bien le rayonnement de populations d'astres en train de former des amas, en accord avec ce que l'on attend du modèle cosmologique standard avec matière noire et énergie noire, pendant la période où l'on pense que les premières étoiles sont en train de naître.