Il y a des milliards d’années, notre univers était beaucoup plus petit et beaucoup plus chaud qu’aujourd’hui. Il était si petit et si chaud qu’il se trouvait dans un état de plasma, où les électrons étaient séparés des noyaux atomiques. Mais quand l’univers avait environ 380 000 ans, il s’est refroidi au point que les électrons se sont regroupés avec leurs noyaux, formant une soupe d’atomes neutres.
Cependant, les observations de l’univers actuel révèlent que presque toute la matière de l’univers n’est pas du tout neutre. La matière est ionisée et encore présente dans l’état de plasma. Quelque chose, au cours des milliards d’années suivantes, a provoqué la réionisation du gaz neutre de l’univers et grâce au James Webb Space Telescope, nous sommes proches de la solution. Les astronomes appellent cet événement l’Ère de la Réionisation et soupçonnent qu’il ait eu lieu dans les premières centaines de millions d’années après le Big Bang.
Les hypothèses de la réionisation de l’univers
Un des grands débats en cosmologie est de découvrir la source de la réionisation. Une hypothèse est que les quasars en sont les principales responsables. Les quasars sont les noyaux ultra-lumineux qui entourent les trous noirs supermassifs et émettent d’énormes quantités de rayonnement à haute énergie. Cette radiation pourrait facilement ioniser le cosmos. Mais le problème avec cette hypothèse est que les quasars sont très rares.
Une autre hypothèse suppose que les jeunes galaxies en pleine formation stellaire en sont responsables. Dans ce scénario, le processus d’ionisation du gaz neutre est plus répandu dans tout l’univers. Chaque galaxie individuelle est capable d’ioniser uniquement le gaz dans ses environs immédiats. Étant donné que la distribution des galaxies est massive dans le cosmos, il est probable que la réionisation parte de ces objets.
Une équipe d’astronomes a utilisé James Webb pour enquêter sur cette hypothèse. Évidemment, il n’a pas été possible d’enquêter directement sur le rayonnement sortant des galaxies. Une partie de ce rayonnement est absorbée par les milliards d’années-lumière de matière qui séparent nous et les galaxies étudiées. En utilisant la capacité de James Webb à étudier des galaxies lointaines, ils ont mesuré à quel point elles étaient compactes et riches en processus de formation stellaire. En comparant ces galaxies à des galaxies similaires trouvées dans l’univers actuel, ils ont généré une estimation de la quantité de rayonnement qui en émane.
Les résultats
La recherche estime qu’en moyenne, les galaxies de l’univers primordial ont perdu environ 12% de leurs photons à haute énergie disponibles. Cette quantité est suffisante pour potentiellement réioniser l’ensemble de l’univers en un laps de temps relativement court. Les résultats, issus des observations avec le télescope spatial James Webb, ont été publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics et mettent en évidence à quel point la réionisation de l’univers par le biais des galaxies est crédible (réf.).
Cependant, les résultats ne sont pas concluants en raison des nombreuses hypothèses que les chercheurs ont dû faire. Mais enfin, on s’oriente dans une direction intrigante pour résoudre définitivement cet énigme cosmique de longue date.