Cachée dans l'obscurité parmi les étoiles se trouve toute la lumière que l'univers a créée depuis le Big Bang.
Maintenant, les scientifiques pensent qu'ils savent approximativement combien de lumière cela représente. Depuis leur naissance quelques millions d'années après le Big Bang, les étoiles ont produit environ 4 x 10 ^ 84 photons, ou particules de lumière, selon de nouvelles mesures publiées aujourd'hui (29 novembre) dans la revue Science.
La plupart de la lumière dans l'univers provient des étoiles, a déclaré Marco Ajello, co-auteur de l'étude et astrophysicien à l'Université Clemson.
Voici ce qui se passe: des étoiles comme notre soleil sont alimentées par des réactions nucléaires dans le cœur, où les protons d'hydrogène sont fusionnés pour créer de l'hélium. Ce processus libère également de l'énergie sous forme de photons gamma. Ces photons ont cent millions de fois plus d'énergie que les photons ordinaires que nous considérons comme de la lumière visible.
Parce que le cœur du soleil est très dense, ces photons ne peuvent pas s'échapper et continuer à se cogner contre les atomes et les électrons, perdant éventuellement de l'énergie. Des centaines de milliers d'années plus tard, ils quittent le soleil, avec environ un million de fois moins d'énergie que la lumière visible, a déclaré Ajello.
La lumière que nous pouvons voir provient des photons créés par les étoiles dans notre propre galaxie, y compris le soleil. Mesurer toute cette autre lumière dans d'autres parties de l'univers - cachée dans le ciel sombre parmi les étoiles que nous pouvons voir - est "difficile, car elle est très, très faible", a déclaré Ajello à Live Science. En effet, essayer de voir toute la lumière dans l'univers serait comme regarder une ampoule de 60 watts à 4 kilomètres de distance, a-t-il ajouté.
Ajello et son équipe ont donc utilisé une méthode indirecte pour mesurer cette lumière, en s'appuyant sur les données du télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA, qui orbite autour de la Terre depuis 2008. Les chercheurs ont examiné les rayons gamma émis par 739 blazars (incroyablement brillants) galaxies avec des trous noirs qui projettent des rayons gamma dans notre direction) et un éclat de rayons gamma (une explosion de très haute énergie) pour estimer la quantité de lumière stellaire qui existait à différentes époques de l'univers - plus la source des rayons gamma est éloignée , plus il y a de temps.
Lorsqu'ils traversent l'univers, les photons de ces rayons gamma interagissent avec la «lumière de fond extragalactique», un brouillard de photons ultraviolets, optiques et infrarouges produits par les étoiles. Ce processus transforme les photons en électrons et leurs partenaires d'antimatière, les positrons. En détectant ces petits changements, Ajello et son équipe ont pu estimer la quantité de lumière stellaire ou de "brouillard" à différents moments.
Les scientifiques ont découvert que les étoiles se sont formées au taux le plus élevé il y a environ 10 milliards d'années et qu'après cela, la formation d'étoiles a considérablement diminué. La quantité totale de lumière stellaire jamais produite "n'est pas très importante", a déclaré Ajello.
En fait, le nombre 4 x 10 ^ 84 que les chercheurs ont calculé pour le nombre total de photons produits pourrait être environ 10 fois trop faible. C'est parce qu'il n'inclut pas les photons dans le spectre infrarouge, qui ont une énergie inférieure à la lumière visible, a déclaré Ajello.
Le résultat le plus excitant est que les chercheurs ont pu calculer combien et quels types de photons existaient à différentes époques de l'univers, à partir du (presque) début. Ajello et son équipe ont construit une histoire de lumière des étoiles couvrant plus de 90% du temps cosmique. Pour construire les 10 pour cent restants, le tout, tout début de la lumière des étoiles, "nous aurions besoin d'attendre peut-être encore 10 ans d'observation", a déclaré Ajello.
Un instantané de la lumière des étoiles créée pendant l'enfance de l'univers pourrait provenir du gigantesque télescope spatial James Webb, qui devrait être lancé en 2021, a déclaré Ajello.
C'est "une autre étape importante de l'équipe de Fermi", a écrit Elisa Prandini, boursière postdoctorale au département de physique et d'astronomie de l'Université de Padoue en Italie, dans un article en perspective du même numéro de Science. Prandini, qui n'était pas impliquée dans la recherche actuelle, a également terminé son point de vue en mentionnant le télescope spatial James Webb et les mesures plus "directes" qu'il pourrait produire.
