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Blast confirme : le fond diffus infrarouge vient des jeunes galaxies


Au début des années 1990, le satellite Cobe n'a pas seulement enregistré le rayonnement de fond diffus, le fameux rayonnement fossile associé au Big-bang. Il a aussi découvert un rayonnement de fond dans l'infrarouge lointain. Après deux ans d'analyses, les observations fournies par la mission Blast dans le domaine submillimétrique confirment que ce fond est bien associé aux formations d'étoiles dans les premières galaxies de l'Univers.

Le domaine de longueurs d'ondes submillimétriques constitue une fenêtre sur l'univers encore assez peu explorée par les astronomes. Pourtant, il doit permettre d'observer certains des processus clefs de la formation des étoiles et de l'apparition des premières galaxies. C'est pourquoi les astronomes ont lancé il y a quelques années la mission Balloon-borne Large-Aperture Submillimeter Telescope (Blast), consistant à embarquer un télescope sous un ballon jusqu'au sommet de l'atmosphère terrestre, complété par des instruments refroidis à 0,3 kelvin.

Blast a survolé l'Antarctique entre la fin de 2006 et le début de 2007. En seulement onze jours de vol il a détecté dix fois plus de sources galactiques émettant dans le domaine submillimétrique qu''il n'en avait été repérées au cours de la dernière décennie d'observations au sol. Les astrophysiciens étaient particulièrement intéressés par les sources intenses de rayonnement infrarouge lointain connu sous le nom de Ultraluminous InfraRed Galaxies (ULIRGs ou galaxies infrarouge ultra-lumineuses).

Situées à entre 7 et 10 milliards d'années-lumière et découvertes au cours des années 1980 et 1990, ces galaxies extrêmement lumineuses dans le domaine de l'infrarouge étaient visiblement le lieu de flambées de formations de nouvelles étoiles avec un taux des centaines de fois supérieur à celui observé aujourd'hui dans les galaxies faisant partie de notre groupe local. Or, ces ULIRGs existant à une époque où l'Univers n'avait environ qu'un tiers de son âge de 13,7 milliards d'années, étaient peut-être l'explication aux observations du satellite Cobe du début des années 1990.

Nos yeux ne voient que la moitié du ciel

En effet, ce satellite avait découvert l'existence d'un fond diffus cosmologique dans l'infrarouge lointain dont l'origine était incertaine. Une explication simple était qu'il résulte de l'intense formation de jeunes étoiles dans les galaxies au tout début de l'histoire de l'Univers. Mais la résolution des images fournies par Cobe ne permettait pas encore d'en être sûr. Les observations du satellite Spitzer dans le domaine infrarouge étaient cependant elles aussi favorables à cette hypothèse.

Avec son télescope de 2 m de diamètre emporté par un ballon au-dessus de l'Antarctique, laissant en dessous de lui 99,7 % de l'atmosphère de la Terre, Blast était en mesure de répondre à cette question. Il aura tout de même fallu presque deux années d'analyses aux astrophysiciens pour traiter les données enregistrées lors de ce survol. Le bilan scientifique de cette mission vient d'être publié dans plusieurs articles sur arxive et Nature.

La conclusion principale de ces observations, combinées avec les données de Spitzer, est que le fond infrarouge lointain résulte bien des flambées de formation d'étoiles dans les premières galaxies. On sait donc maintenant que 50% de la lumière émise dans l'Univers par des astres provient en fait des ULIRGs. La totalité de la lumière émise dans le domaine optique par les étoiles et les galaxies ne représente donc que la moitié de ce qu'il est possible d'observer...

Dans le domaine submillimétrique, le cosmos brille intensément sous forme de jeunes galaxies (cercles jaunes en bas à droite), lieux de flambées de formations de nouvelles étoiles il y a plus de 7 milliards d'années.

Dans le domaine submillimétrique, le cosmos brille intensément sous forme de jeunes galaxies (cercles jaunes en bas à droite), lieux de flambées de formations de nouvelles étoiles il y a plus de 7 milliards d'années.