À l'aide du télescope IRAM NOEMA dans les Alpes françaises, des astronomes ont observé pour la première fois un objet lointain qui projette une ombre sur la phase précoce et chaude du Big Bang de notre univers, bloquant une partie du soi-disant rayonnement de fond micro-onde cosmique.
L'objet est un nuage de vapeur d'eau dans une galaxie si lointaine que nous le voyons tel qu'il était à peine 880 millions d'années après le Big Bang. L'ombre est créée parce que la vapeur d'eau plus froide absorbe le rayonnement de fond plus chaud sur son chemin vers la Terre. Les astronomes ont pu déduire la température du fond diffus cosmologique à partir du degré d'"éclipse".
Le rayonnement de fond cosmique des micro-ondes est un vestige de la phase de big bang chaud de l'univers et nous atteint de toutes les directions. Ce rayonnement s'est refroidi de plus en plus au fil du temps en raison de l'expansion de l'univers. De plus, dans le temps où les distances entre les galaxies éloignées augmentent d'un facteur 2, la température du rayonnement de fond cosmique des micro-ondes diminue de moitié. Entre le moment où le fond diffus cosmologique a été libéré et maintenant, l'univers s'est agrandi environ 1 100 fois et sa température a chuté à 3 Kelvin (-270 °C).
La relation directe entre l'expansion de notre univers et la température du fond diffus cosmologique signifie que ce dernier contient des informations précieuses. Si nous pouvons mesurer sa température à différents moments de l'histoire cosmique, nous pouvons déterminer si - et dans quelle mesure - le taux d'expansion de l'univers a changé au fil du temps.
Cependant, mesurer la température du CMB à différents moments de l'histoire cosmique est plutôt difficile. Néanmoins, les astronomes avaient déjà réussi à retracer le taux d'expansion cosmique des 6 derniers milliards d'années en utilisant le soi-disant effet Shunyaev-Zeldovich. Et certains points de mesure étaient déjà disponibles pour la période comprise entre 10 et 11,7 milliards d'années.
Le nouveau résultat va considérablement plus loin et fournit une lecture de la température du rayonnement de fond cosmique des micro-ondes lorsque l'univers avait moins d'un milliard d'années. Étant donné que le «nuage d'eau» distant examiné est plus froid que le rayonnement de fond cosmique des micro-ondes à ce moment-là, il absorbe une partie de ce rayonnement. Et la force de "l'ombre d'absorption" résultante donne une indication de la différence de température entre le nuage et le rayonnement de fond cosmique des micro-ondes.
De leurs observations, les astronomes déduisent que le rayonnement de fond cosmique des micro-ondes devait avoir une température de 16,4 à 30,2 Kelvin à l'époque. Cela correspond à la température de 20 Kelvin, comme prédit par les calculs du modèle cosmologique. Le lien entre l'expansion de l'univers et le refroidissement du fond diffus cosmologique semble donc également valable pour cette période cosmique précoce.
Image :L'Observatoire NOEMA dans les Alpes françaises. (IRAM)
