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Explosion d’une galaxie lointaine ou réflexion de débris spatiaux ? L’observation d’un télescope suscite un débat animé entre des scientifiques chinois et polonais

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Il y a environ un an, une équipe d’astronomes travaillant à Hawaï a repéré dans le ciel nocturne un flash lumineux qui a brillé pendant quatre longues minutes, rapporte le Daily Beast.

Cet éclair était soit une puissante explosion survenue il y a 13,4 milliards d’années – un aperçu de l’univers tel qu’il existait à peine 400 millions d’années après sa formation – soit le reflet d’un débris spatial tournant paresseusement autour de la Terre. Un trésor scientifique ou un déchet, selon la personne à qui vous demandez.

Malgré une année de débats animés et des vagues d’études, nous ne saurons peut-être jamais ce qui a provoqué ce mystérieux éclair appelé « scintillement GN-z11 » dans la galaxie lointaine d’où il pourrait provenir. Mais il s’agit là d’une astronomie à fort enjeu : soit une découverte marquante pour la carrière, soit une erreur colossale que les scientifiques s’efforcent d’éviter toute leur vie.

Alors que les astronomes repoussent les limites de la technologie et de la science pour regarder de plus en plus loin dans l’espace, ils sont confrontés à des obstacles de plus en plus nombreux. Nos télescopes ne sont pas assez performants, nos ordinateurs trop lents, et nos données trop fragiles. Les observations de l’espace lointain sont si délicates et entourées d’incertitudes qu’un seul morceau de débris spatial flottant dans l’espace peut tout gâcher.

En 2017, une équipe d’astronomes dirigée par Linhua Jiang de l’Université de Pékin en Chine a regardé à travers le télescope Keck I à Hawaï, faisant des observations de GN-z11. Ils utilisaient un spectromètre infrarouge fixé au télescope, espérant l’utiliser pour scruter une galaxie qui, à 13,4 milliards d’années-lumière, est l’objet le plus ancien et le plus lointain que l’humanité ait jamais observé, à la recherche d’indices sur les débuts de l’histoire de l’univers. GN-z11, comme beaucoup de galaxies très anciennes et très lointaines, n’est visible que dans l’infrarouge.

Ils ne s’attendaient pas à être témoins d’une explosion. Mais si vous faites confiance à l’analyse ultérieure de l’équipe, c’est exactement ce qui s’est passé. Pendant 245 secondes, Keck a enregistré ce qui semblait être un possible sursaut gamma provenant de l’univers primitif.

L’observation d’un sursaut gamma vieux de 13,4 milliards d’années, ou GRB, serait un coup de chance, avec des implications tout aussi profondes pour l’étude d’absolument tout dans l’univers . « Les GRB et les émissions associées peuvent être utilisés pour étudier l’histoire de la formation des étoiles et de la réionisation à l’ère de l’aube cosmique », ont écrit Jiang et son équipe dans leur article original , paru dans la revue scientifique Nature Astronomy en décembre 2020.

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La « réionisation » fait référence aux éons qui se sont écoulés un demi-milliard d’années après le Big Bang, lorsque l’hydrogène qui constitue la plupart des atomes de l’univers s’est ionisé et que l’espace nuageux est devenu transparent. C’est une époque mystérieuse – les premiers éons de lumière après une période de centaines de millions d’années où le milieu spatial tourbillonnait au milieu de gaz opaques.

Assister à une explosion dans ce laps de temps reviendrait à porter un coup scientifique. « Cela implique que les sursauts gamma peuvent être produits efficacement à un moment très précoce », a déclaré Jiang au Daily Beast. En d’autres termes, les explosions que nous associons à la mort des étoiles et à la création des trous noirs ont commencé à se produire très tôt. Si les rayons gamma ont fait irruption il y a 13,4 milliards d’années, cela signifie que l’univers – sa structure et les mécanismes de formation des galaxies – a rapidement évolué vers ce que nous voyons autour de nous aujourd’hui.

Mais d’autres astronomes n’étaient pas convaincus que Jiang et son équipe avaient vu quelque chose de trop intéressant. Les chances d’apercevoir un sursaut gamma à 13,4 milliards d’années-lumière sont infinitésimales, explique une équipe dirigée par Michał Michałowski, astronome à l’université Adam Mickiewicz en Pologne, dans le numéro d’octobre de Nature Astronomy.

En astronomie, un « décalage vers le rouge » est la modification de la signature infrarouge d’une galaxie lointaine qui nous aide à déterminer son âge. GN-z11 a naturellement un très grand décalage vers le rouge, ce qui suggère qu’il est ancien. Mais les astronomes n’ont jusqu’à présent confirmé l’existence d’aucune autre galaxie aussi ancienne – pas même proche. La galaxie suivante est EGSY8p7 avec un décalage vers le rouge de 8,7, ce qui signifie qu’elle est probablement plus jeune de plusieurs centaines de millions d’années que GN-z11.

Les astronomes devraient trouver beaucoup plus de galaxies dans la gamme d’âge de GN-z11 et passer beaucoup plus de temps à pointer des télescopes sur elles pour être sûrs de savoir comment reconnaître un sursaut gamma dans ces anciennes galaxies, a noté Michalkowski et son équipe. « Un plus grand échantillon de galaxies à très haut redshift est nécessaire pour détecter des GRBs aussi lointains ».

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Il était beaucoup plus probable que Jiang et son équipe aient en fait capturé un reflet de l’étage supérieur Breeze M d’une fusée russe Proton vieille de 6 ans. « Nous avons recherché dans Space-Track, la plus grande base de données publiquement disponible sur les satellites terrestres et les débris spatiaux, un objet proche de la position du GN-z11-flash au moment des observations », écrit l’équipe de Michałowski. « Nous avons trouvé les débris spatiaux de Breeze-M. »

Cet argument particulier se résume, en partie, au bon sens, a déclaré Michałowski au Daily Beast. « En fin de compte, il s’agit soit d’une découverte extraordinaire de quelque chose que nous n’avons pas encore vu – un sursaut gamma au décalage rouge 11 – soit d’une explication évidente impliquant un débris spatial bien identifié dont nous sommes sûrs qu’il est passé dans le champ du télescope Keck ou juste à l’extérieur….. avec toutes les propriétés compatibles avec le fait d’être un flash.

« Chacun peut choisir l’explication qu’il préfère, mais je n’ai aucun doute », affirme Michałowski, pour qui la controverse est « réglée ».

Jiang et son équipe ne sont pas d’accord. « Nous avons consulté nos archives et avons constaté que ce satellite avait été exclu de notre analyse initiale », expliquent-ils dans un nouvel article, dont une version préliminaire a été mise en ligne la semaine dernière mais n’a pas encore été examinée par des pairs.

Les calculs de Jiang et de son équipe ont placé l’enveloppe de la fusée russe et l’éventuel éclair GN-z11 à quelques centimètres du champ de vision du télescope – une distance qui, selon eux, devrait exclure toute confusion entre la fusée et un sursaut gamma dans la galaxie lointaine. De plus, ajoutent-ils, la réflexion de la fusée « était beaucoup plus faible que ce qui était nécessaire pour produire le flash ».

Le débat qui a duré un an, et qui comprenait deux autres critiques majeures des conclusions de l’équipe de Jiang, s’est pour l’instant soldé par une impasse : « Nous ne connaîtrons jamais la véritable nature de cette foudre », a déclaré Jiang.

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