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Quand l’Univers s’illumine...

Des observations du ciel profond effectuées au moyen du spectrographe MUSE
Communiqué de presse / Publication
Résumé

Publication du Centre de recherche astrophysique de Lyon (CRAL) dans la revue Nature du 1er octobre 2018.

Extrait du Communiqué de presse scientifique de l’ESO - num 1832

Description

Grâce à l’instrument MUSE installé sur le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, une équipe internationale d’astronomes a découvert un excès inattendu d’émission Lyman-alpha au sein du Champ Ultra Profond d’Hubble (HUDF). Cette émission couvre la quasi-totalité du champ de vue – ce qui a conduit l’équipe à supposer que la presque totalité du ciel est emplie d’un rayonnement invisible de type Lyman alpha issu de l’Univers jeune.

Les astronomes ont la coutume d’observer un ciel dont l’aspect diffère suivant la longueur d’onde considérée. L’ampleur de l’émission Lyman alpha observée les a toutefois particulièrement surpris. “Réaliser que le ciel dans son ensemble rayonne à des longueurs d’onde visibles en observant l’émission Lyman alpha en provenance des lointains nuages d’hydrogène fut une réelle surprise” explique Kasper Borello Schmidt, l’un des membres de l’équipe d’astronomes à l’origine de cette découverte.

“Il s’agit là d’une grande découverte !” ajoute Themiya Nanayakkara, un autre membre de l’équipe. “La prochaine fois que vous regarderez un ciel sombre, sans Lune, peuplé d’étoiles, imaginez l’invisible lueur de l’hydrogène : le premier élément constitutif de l’Univers, baignant la quasi-totalité du ciel nocturne.”

La région UHDF observée par l’équipe se situe dans la constellation du Fourneau. Cette région peu remarquable du ciel fut cartographiée par le Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA en 2004 : 270 heures d’observation avaient alors permis à Hubble de la scruter en profondeur.

Des observations du ciel profond effectuées au moyen du spectrographe MUSE
Des observations du ciel profond effectuées au moyen du spectrographe MUSE qui équipe le Very Large Telescope de l’ESO ont mis à jour l’existence de vastes réservoirs cosmiques d’hydrogène atomique en périphérie de lointaines galaxies. L’extrême sensibilité de MUSE a permis d’observer directement de minces nuages d’hydrogène émettant une raie Lyman alpha au sein de l’Univers jeune – révélant par la même que le rayonnement de la quasi-totalité du ciel nocturne est invisible. Crédit : ESA/Hubble & NASA, ESO/ Lutz Wisotzki et al.

Les observations UHDF ont révélé l’existence de milliers de galaxies à l’arrière-plan d’une petite zone sombre du ciel, nous donnant un aperçu des vastes dimensions de l’Univers. Les exceptionnelles performances de MUSE nous ont récemment permis de sonder cette région plus en profondeur. La détection de l’émission Lyman alpha au sein de l’UHDF est une première : cette raie de faible intensité en provenance des enveloppes gazeuses des premières galaxies n’avait jamais été observée auparavant. Cette image composite montre le rayonnement Lyman alpha de couleur bleue, superposé à la célèbre image UHDF.

MUSE, l’instrument à l’origine de ces dernières observations dont le maître d’oeuvre fut le CRAL, est un spectrographe de champ intégral de dernière génération installé sur la quatrième Unité du VLT à l’Observatoire Paranal de l’ESO. Lorsque MUSE observe le ciel, il décompose la lumière frappant chaque pixel du détecteur en ses composantes de différentes couleurs. Le fait d’observer l’intégralité du spectre de lumière en provenance des objets astronomiques nous offre un aperçu des processus astrophysiques se produisant dans l’Univers.

“Grâce aux observations de MUSE, nous disposons d’une toute nouvelle vision des cocons de gaz diffus qui entourent les galaxies de l’Univers jeune” précise Philippe Richter, un autre membre de l’équipe.

L’équipe internationale d’astronomes qui a effectué ces observations a tenté d’identifier la raison pour laquelle ces lointains nuages d’hydrogène émettent une raie Lyman alpha. L’origine précise demeure toutefois mystérieuse. Cette faible lueur emplissant la quasi-totalité du ciel nocturne, des travaux ultérieurs devraient permettre d’en déterminer l’exacte origine.

“A l’avenir, nous prévoyons d’effectuer des mesures plus précises encore” conclut Lutz Wisotzki, qui pilote l’équipe. “Nous voulons connaître la distribution spatiale de ces vastes réservoirs cosmiques d’hydrogène atomique.”

Source : Nearly all the sky is covered by Lyman-α emission around high-redshift galaxies. L. Wisotzki, R. Bacon, J. Brinchmann, S. Cantalupo, P. Richter, J. Schaye, K. B. Schmidt, T. Urrutia, P. M. Weilbacher, M. Akhlaghi, N. Bouché, T. Contini, B. Guiderdoni, E. C. Herenz, H. Inami, J. Kerutt, F. Leclercq, R. A. Marino, M. Maseda, A. Monreal-Ibero, T. Nanayakkara, J. Richard, R. Saust, M. Steinmetz & M. Wendt. Nature (2018).

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