À l'aide de télescopes situés dans les hautes montagnes des Andes, au nord du Chili, des astrophysiciens ont mesuré cette lumière micro-onde polarisée pour créer une image plus claire de l'une des époques les moins comprises de l'histoire de l'univers, l'Aube cosmique.
« On pensait que c'était impossible depuis la Terre. L'astronomie est un domaine technologique limité, et les signaux micro-ondes de l'Aube cosmique sont notoirement difficiles à mesurer », a déclaré Tobias Marriage, chef de projet et professeur de physique et d'astronomie à l'université Johns Hopkins. « Les observations depuis la Terre sont confrontées à des défis supplémentaires par rapport à l'espace. Surmonter ces obstacles fait de cette mesure une avancée majeure. »
Les micro-ondes cosmiques ont une longueur d'onde de quelques millimètres et sont très faibles. Le signal de la lumière micro-onde polarisée est environ un million de fois plus faible. Sur Terre, les ondes radio, les radars et les satellites peuvent étouffer leur signal, tandis que les variations de l'atmosphère, de la météo et de la température peuvent le déformer. Même dans des conditions idéales, la mesure de ce type de micro-ondes nécessite un équipement extrêmement sensible.
Les scientifiques du projet Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) de la National Science Foundation américaine ont utilisé des télescopes spécialement conçus pour détecter les empreintes digitales laissées par les premières étoiles dans la lumière relique du Big Bang, un exploit qui n'avait jusqu'alors été accompli que par la technologie déployée dans l'espace, comme la sonde d'anisotropie micro-ondes Wilkinson (WMAP) de la National Aeronautics and Space Administration américaine et les télescopes spatiaux Planck de l'Agence spatiale européenne.
La nouvelle recherche, menée par l'Université Johns Hopkins et l'Université de Chicago, paraît dans The Astrophysical Journal.
En comparant les données du télescope CLASS avec celles des missions spatiales Planck et WMAP, les chercheurs ont identifié des interférences et ont ciblé un signal commun provenant de la lumière micro-onde polarisée.
La polarisation se produit lorsque les ondes lumineuses heurtent quelque chose et se dispersent ensuite.
« Lorsque la lumière frappe le capot de votre voiture et que vous voyez un reflet, il s'agit de polarisation. Pour voir clairement, vous pouvez porter des lunettes polarisées afin d'atténuer l'éblouissement », explique Yunyang Li, auteur principal de l'étude, doctorant à Johns Hopkins puis chercheur à l'Université de Chicago pendant la recherche.
« Grâce au nouveau signal commun, nous pouvons déterminer quelle part de ce que nous voyons est un reflet cosmique provenant de la lumière rebondissant sur le capot de l'Aube Cosmique, pour ainsi dire. »
Après le Big Bang, l'univers était un brouillard d'électrons si dense que l'énergie lumineuse ne pouvait s'en échapper. À mesure que l'univers s'étendait et se refroidissait, les protons capturaient les électrons pour former des atomes d'hydrogène neutres, et la lumière micro-onde pouvait alors circuler librement dans l'espace intermédiaire. Lorsque les premières étoiles se formèrent lors de l'Aube cosmique, leur intense énergie arracha des électrons aux atomes d'hydrogène. L'équipe de recherche a mesuré la probabilité qu'un photon du Big Bang rencontre l'un des électrons libérés en traversant le nuage de gaz ionisé et dévie de sa trajectoire.
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e-mail Ces résultats aideront à mieux définir les signaux provenant de la lueur résiduelle du Big Bang, ou du fond diffus cosmologique, et à former une image plus claire de l’univers primitif.
« Mesurer plus précisément ce signal de réionisation est un enjeu majeur de la recherche sur le fond diffus cosmologique », a déclaré Charles Bennett, professeur émérite Bloomberg à Johns Hopkins et responsable de la mission spatiale WMAP. « Pour nous, l'univers est comme un laboratoire de physique. De meilleures mesures de l'univers nous aident à affiner notre compréhension de la matière noire et des neutrinos, des particules abondantes mais insaisissables qui le peuplent. En analysant davantage de données CLASS, nous espérons atteindre la plus grande précision possible. »
S'appuyant sur des recherches publiées l'année dernière qui ont utilisé les télescopes CLASS pour cartographier 75 % du ciel nocturne, les nouveaux résultats contribuent également à consolider l'approche de l'équipe CLASS.
« Aucune autre expérience terrestre ne peut faire ce que CLASS accomplit », déclare Nigel Sharp, directeur de programme à la Division des sciences astronomiques de la NSF, qui soutient l'instrument et l'équipe de recherche CLASS depuis 2010. « L'équipe CLASS a considérablement amélioré la mesure du signal de polarisation des micro-ondes cosmiques, et cette avancée impressionnante témoigne de la valeur scientifique produite par le soutien à long terme de la NSF. »
L'observatoire CLASS opère dans le Parque Astronómico Atacama, dans le nord du Chili, sous les auspices de l'Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo.
Plus d'informations : Mesure de la polarisation en mode E du CMB à grande échelle avec CLASS, The Astrophysical Journal (2025). DOI : 10.3847/1538-4357/adc723
Par l'Université Johns Hopkins
Edité par Stephanie Baum , révisé par Robert Egan
Fourni par l'Université Johns Hopkins
« On pensait que c'était impossible depuis la Terre. L'astronomie est un domaine technologique limité, et les signaux micro-ondes de l'Aube cosmique sont notoirement difficiles à mesurer », a déclaré Tobias Marriage, chef de projet et professeur de physique et d'astronomie à l'université Johns Hopkins. « Les observations depuis la Terre sont confrontées à des défis supplémentaires par rapport à l'espace. Surmonter ces obstacles fait de cette mesure une avancée majeure. »
Les micro-ondes cosmiques ont une longueur d'onde de quelques millimètres et sont très faibles. Le signal de la lumière micro-onde polarisée est environ un million de fois plus faible. Sur Terre, les ondes radio, les radars et les satellites peuvent étouffer leur signal, tandis que les variations de l'atmosphère, de la météo et de la température peuvent le déformer. Même dans des conditions idéales, la mesure de ce type de micro-ondes nécessite un équipement extrêmement sensible.
Les scientifiques du projet Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) de la National Science Foundation américaine ont utilisé des télescopes spécialement conçus pour détecter les empreintes digitales laissées par les premières étoiles dans la lumière relique du Big Bang, un exploit qui n'avait jusqu'alors été accompli que par la technologie déployée dans l'espace, comme la sonde d'anisotropie micro-ondes Wilkinson (WMAP) de la National Aeronautics and Space Administration américaine et les télescopes spatiaux Planck de l'Agence spatiale européenne.
La nouvelle recherche, menée par l'Université Johns Hopkins et l'Université de Chicago, paraît dans The Astrophysical Journal.
En comparant les données du télescope CLASS avec celles des missions spatiales Planck et WMAP, les chercheurs ont identifié des interférences et ont ciblé un signal commun provenant de la lumière micro-onde polarisée.
La polarisation se produit lorsque les ondes lumineuses heurtent quelque chose et se dispersent ensuite.
« Lorsque la lumière frappe le capot de votre voiture et que vous voyez un reflet, il s'agit de polarisation. Pour voir clairement, vous pouvez porter des lunettes polarisées afin d'atténuer l'éblouissement », explique Yunyang Li, auteur principal de l'étude, doctorant à Johns Hopkins puis chercheur à l'Université de Chicago pendant la recherche.
« Grâce au nouveau signal commun, nous pouvons déterminer quelle part de ce que nous voyons est un reflet cosmique provenant de la lumière rebondissant sur le capot de l'Aube Cosmique, pour ainsi dire. »
Après le Big Bang, l'univers était un brouillard d'électrons si dense que l'énergie lumineuse ne pouvait s'en échapper. À mesure que l'univers s'étendait et se refroidissait, les protons capturaient les électrons pour former des atomes d'hydrogène neutres, et la lumière micro-onde pouvait alors circuler librement dans l'espace intermédiaire. Lorsque les premières étoiles se formèrent lors de l'Aube cosmique, leur intense énergie arracha des électrons aux atomes d'hydrogène. L'équipe de recherche a mesuré la probabilité qu'un photon du Big Bang rencontre l'un des électrons libérés en traversant le nuage de gaz ionisé et dévie de sa trajectoire.
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e-mail Ces résultats aideront à mieux définir les signaux provenant de la lueur résiduelle du Big Bang, ou du fond diffus cosmologique, et à former une image plus claire de l’univers primitif.
« Mesurer plus précisément ce signal de réionisation est un enjeu majeur de la recherche sur le fond diffus cosmologique », a déclaré Charles Bennett, professeur émérite Bloomberg à Johns Hopkins et responsable de la mission spatiale WMAP. « Pour nous, l'univers est comme un laboratoire de physique. De meilleures mesures de l'univers nous aident à affiner notre compréhension de la matière noire et des neutrinos, des particules abondantes mais insaisissables qui le peuplent. En analysant davantage de données CLASS, nous espérons atteindre la plus grande précision possible. »
S'appuyant sur des recherches publiées l'année dernière qui ont utilisé les télescopes CLASS pour cartographier 75 % du ciel nocturne, les nouveaux résultats contribuent également à consolider l'approche de l'équipe CLASS.
« Aucune autre expérience terrestre ne peut faire ce que CLASS accomplit », déclare Nigel Sharp, directeur de programme à la Division des sciences astronomiques de la NSF, qui soutient l'instrument et l'équipe de recherche CLASS depuis 2010. « L'équipe CLASS a considérablement amélioré la mesure du signal de polarisation des micro-ondes cosmiques, et cette avancée impressionnante témoigne de la valeur scientifique produite par le soutien à long terme de la NSF. »
L'observatoire CLASS opère dans le Parque Astronómico Atacama, dans le nord du Chili, sous les auspices de l'Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo.
Plus d'informations : Mesure de la polarisation en mode E du CMB à grande échelle avec CLASS, The Astrophysical Journal (2025). DOI : 10.3847/1538-4357/adc723
Par l'Université Johns Hopkins
Edité par Stephanie Baum , révisé par Robert Egan
Fourni par l'Université Johns Hopkins
