L’univers est nous envoyant constamment son histoire. Par exemple : des informations sur ce qui s’est passé longtemps, longue il y a longtemps, contenus dans les ondes radio de longue durée qui sont omniprésentes dans tout l’univers, contiennent probablement les détails sur la façon dont les premières étoiles et trous noirs se sont formés. Il y a un problème, cependant. En raison de notre atmosphère et des signaux radio bruyants générés par la société moderne, nous ne pouvons pas les lire depuis la Terre.
C’est pourquoi la NASA en est aux premiers stades de la planification de ce qu’il faudrait pour construire un télescope de recherche automatisé sur la face cachée de la lune. L’une des propositions les plus ambitieuses consisterait à construire le radiotélescope du cratère lunaire, la plus grande (de loin) parabole de radiotélescope à ouverture pleine de l’univers. Un autre duo de projets, appelé FarSide et FarView, connecterait une vaste gamme d’antennes – finalement plus de 100 000, dont beaucoup construites sur la lune elle-même et fabriquées à partir de son matériau de surface – pour capter les signaux. Les projets font tous partie du programme Institute for Advanced Concepts (NIAC) de la NASA, qui récompense les innovateurs et les entrepreneurs avec un financement pour faire avancer des idées radicales dans l’espoir de créer des concepts aérospatiaux révolutionnaires. Bien qu’ils soient encore hypothétiques et à des années de la réalité, les résultats de ces projets pourraient remodeler notre modèle cosmologique de l’univers.
“Avec nos télescopes sur la lune, nous pouvons inverser les spectres radio que nous enregistrons et déduire pour la première fois les propriétés des toutes premières étoiles”, a déclaré Jack Burns, cosmologiste à l’Université du Colorado Boulder et le co -investigateur et responsable scientifique pour FarSide et FarView. « Nous nous soucions de ces premières étoiles parce que nous nous soucions de nos propres origines – je veux dire, d’où venons-nous ? D’où vient le Soleil ? D’où vient la Terre ? La voie Lactée?”
Les réponses à ces questions viennent d’un moment sombre dans l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années.
Lorsque l’univers s’est refroidi environ 400 000 ans après le Big Bang, les premiers atomes, l’hydrogène neutre, ont libéré leurs photons dans une rafale de rayonnement électromagnétique que les scientifiques peuvent encore voir aujourd’hui. Ce fond diffus cosmologique, ou CMB, a été détecté pour la première fois en 1964. Aujourd’hui, les scientifiques utilisent des outils complexes comme la sonde Planck de l’Agence spatiale européenne pour détecter ses fluctuations infimes, qui créent une vue instantanée de la répartition de la matière et de l’énergie dans le jeune univers. Les scientifiques peuvent également avancer d’environ cent millions d’années pour étudier une grande partie des quelque 13 milliards d’années écoulées depuis la formation des premières étoiles, ou « Aube cosmique », grâce aux données visuelles glanées à la lumière des étoiles par des télescopes comme Hubble (et bientôt, le James Webb amélioré). Ils nous permettent de voir si loin que nous regardons littéralement dans le passé.
Après que la boule de feu initiale du Big Bang se soit évanouie dans le CMB, mais avant que les premières étoiles ne commencent à brûler, il y a eu une période où presque aucune lumière n’a été émise dans l’univers. Les scientifiques appellent cette période sans lumière visible ou infrarouge « l’âge des ténèbres cosmiques ». À cette époque, il semble probable que l’univers était très simple, composé principalement d’hydrogène neutre, de photons et de matière noire. Les preuves de ce qui s’est passé au cours de cette période pourraient nous aider à comprendre comment la matière noire et l’énergie noire, qui, selon nos meilleures estimations, représentent environ 95% de la masse de l’univers, sont pourtant largement invisibles pour nous et que nous ne comprenons toujours pas vraiment. – façonné sa formation.
Il existe des indices sur ce qui s’est passé pendant l’âge des ténèbres cosmique, cachés dans l’hydrogène, qui constitue toujours la majorité de la matière connue dans l’univers. Chaque fois que le spin des électrons d’un atome d’hydrogène bascule, il émet une onde radio à une longueur d’onde spécifique : 21 centimètres. Mais ces longueurs d’onde libérées pendant l’âge des ténèbres cosmiques ne mesurent pas en réalité 21 centimètres de long au moment où elles atteignent la Terre. Parce que l’univers est en expansion rapide, les longueurs d’onde de l’hydrogène s’étendent également, ou « décalage vers le rouge », s’étendant lorsqu’elles parcourent de vastes distances. Cela signifie que la longueur de chaque vague fonctionne comme un horodatage : plus la vague est longue, plus elle est ancienne. Au moment où ils atteignent la Terre, ils mesurent plutôt dix ou même 100 mètres de long, avec des fréquences inférieures à la bande FM.
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