Cela arrive plus souvent qu’on le pense, en sciences. Des astronomes viennent de faire une découverte totalement inattendue. Alors qu’ils cherchaient une structure dans les rayonnements gamma qui nous arrivent de l’Univers, ils ont mis au jour un signal complètement différent.
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Après le Big BangBig Bang, lorsque notre Univers est devenu assez froid pour former les premiers atomes, il a aussi libéré un éclairéclair de lumière. Ce qu'il en reste aujourd'hui, 13 milliards d'années d'expansion plus tard, c'est ce que les astronomesastronomes appellent le fond diffus cosmologiquefond diffus cosmologique (CMB). À première vue, il est le même dans toutes les directions. Mais à y regarder de plus près, il brille plus dans la direction de la constellation du Lion et moins dans la direction opposée. De l'ordre de 0,12 %, nous a appris, au début des années 1990, la mission de la Nasa, Cosmic Background Explorer (Cobe). Un rien. Mais un rien qui intéresse beaucoup les astronomes.
Les chercheurs imaginent que nous devons cette structure du fond cosmologique diffus dite dipolaire au mouvementmouvement de notre Système solaire au cœur de notre GalaxieGalaxie, la Voie lactéeVoie lactée. Nous nous y déplaçons en effet à quelque 370 kilomètres par seconde. Ainsi, le même type de structure dipolaire devrait aussi s'observer à d'autres longueurs d'ondelongueurs d'onde que celle à laquelle le CMB est le plus marqué, à savoir les micro-ondes.
Ici, en superposition, la position du pic des rayonnements cosmiques à ultrahaute énergie et de celui du pic des rayonnements gamma qui montre leur coïncidence. © Kashlinsky et al., 2024 et Pierre Auger Collaboration, 2017
La structure du fond cosmologique diffus dans les rayons gamma ?
Pour le vérifier, des astronomes de la Nasa ont analysé treize années de données renvoyées par le télescope spatial Fermi. Il observe notre ciel dans le domaine des rayons gamma. Et il a révélé aux chercheurs quelque chose de complètement inattendu. « Un signal beaucoup plus fort et dans une région du ciel différente » de ce qu'ils recherchaient.
Dans la revue The Astrophysical Journal Letters, les astronomes racontent avoir bien identifié un « dipôle gamma ». Mais son pic se trouve loin de celui du CMB. Dans le ciel austral. Sa magnitudemagnitude est dix fois supérieure à celle que les chercheurs attendaient s'il était dû au mouvement de notre Système solaireSystème solaire.
« Une telle mesure est importante, car un désaccord avec la taille et la direction du dipôle du fond diffus cosmologique pourrait nous donner un aperçu des processus physiquesphysiques opérant au tout début de l’Univers, potentiellement à l'époque où il avait moins d'un billionième de seconde », explique Fernando Atrio-Barandela, professeur de physique théorique à l'université de Salamanque (Espagne), dans un communiqué de la Nasa.
Un signal gamma qui coïncide avec un autre signal mystérieux
Les astronomes notent que, curieusement, le signal gamma enregistré se trouve dans une direction similaire à une autre caractéristique inexpliquée et produite par certaines des particules cosmiques les plus rares et les plus énergétiques jamais détectées. Qui plus est, avec une amplitude presque identique. Cet autre signal a été observé il y a quelques années. Provenant de cette région de notre ciel, il y a environ 7 % de rayons gammarayons gamma ou de particules à ultrahaute énergieénergie en plus que la moyenne.
Selon les scientifiques, les deux phénomènes pourraient donc être liés. Des sources encore inconnues pourraient produire à la fois des rayons gamma et des rayons cosmiquesrayons cosmiques à très haute énergie. Pour en avoir le cœur net, les astronomes devront soit identifier ces sources qui restent mystérieuses, soit proposer des explications alternatives à ces deux phénomènes.
