Un petit groupe de chercheurs en astronomie vient de trouver des traces d’hydrogène « à une distance impossible » de 9 milliards d’années-lumière. Selon les lois de la physique actuelle, une telle observation est normalement impossible.
Cette contrainte naturelle avait restreint les recherches sur l’hydrogène dans l’espace aux galaxies proches de la Terre comme celle d’Andromède ou le nuage de Magellan. Quelques rares études avaient essayé d’aller plus loin, fixant un record d’observation autour des 5 milliards d’années-lumière. Au delà, l’onde radio disparaît avant d’avoir atteint la Terre.
Arnab Chakraborty, co-auteur de l’étude et professeur de cosmologie pour l’université McGill (Montréal, Canada) ne s’est pourtant pas découragé devant cette barrière naturelle. Il a utilisé les lois de la gravité à son avantage afin de trouver de l’hydrogène à plus de 9 milliards d’années-lumière de la Terre.
Observation longue distance
À une telle distance de sa cible, le radiotélescope indien Meterware capte des ondes radios vieilles de 9 milliards d’années. Elles ont voyagé durant des millénaires dans le vide de l’espace avant de nous atteindre. En formant ce cliché, elles permettent de remonter le temps.
Les scientifiques découvrent alors l’Univers comme il était il y a 9 milliards d’années, lors de son adolescence. Concentré sur l’onde radio ” raie à 21cm”, signature de l’hydrogène, l’image (ci-dessus) permet de trouver une concentration de ce gaz.
Derrière ce minuscule point rouge, des galaxies se cachent par centaines, renfermant des milliards d’étoiles et autant de planètes. En connaissant la répartition de l’hydrogène à une période si lointaine, les scientifiques peut préciser les modèles d’expansion de l’Univers et remonter le temps avec plus de justesse.
Un tour de magie gravitationnel
Cela n’explique pas cependant comment une telle observation a été rendue possible. En réalité, Chakraborty n’a rien inventé, il a même utilisé une loi connue depuis plus d’un siècle. Décrit théoriquement par Albert Einstein il y a près de 100 ans, le principe des lentilles gravitationnelles est un vrai tour de magie cosmique. Il est le résultat d’une “déviation” de la lumière par la gravité.
En d’autres termes, si une galaxie lointaine trouve sur sa route un objet massif, alors la lumière va en « faire le tour » à cause de la gravité (voir ci-dessus). Ce principe a permis aux équipes de Chakraborty d’étudier une région du ciel vieille de 9 milliards d’années. L’onde radio a contourné une autre galaxie avant d’arriver sur Terre.
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