Vous avez probablement entendu parler du fond des micro-ondes cosmiques, mais cela ne s'arrête pas là. Le fond de neutrinos cosmique encore indétectable est là, attendant de nous donner une vue dans les premières secondes après le Big Bang. Ensuite, en regardant plus loin, il y a d'autres arrière-plans à travers le spectre électromagnétique - qui contribuent tous à ce que l'on appelle la lumière de fond extragalactique, ou EBL.
L'EBL est l'ensemble intégré de toute la lumière qui a jamais été rayonnée par toutes les galaxies à travers le temps. Au moins, tout le temps depuis la naissance des étoiles et des galaxies - c'était après les âges sombres qui ont suivi la libération du fond cosmique des micro-ondes.
Le fond des micro-ondes cosmiques a été libéré environ 380 000 ans après le Big Bang. Les âges sombres peuvent alors avoir persisté pendant 750 millions d'années supplémentaires, jusqu'à ce que les premières étoiles et les premières galaxies se forment.
À l'ère actuelle, on estime que le fond de micro-ondes cosmique représente environ soixante pour cent de la densité de photons de tous les rayonnements de fond dans l'univers visible - les quarante pour cent restants représentant l'EBL, c'est-à-dire le rayonnement apporté par toutes les étoiles et galaxies qui sont apparus depuis.
Cela donne une certaine indication de l'énorme éclat de lumière que le fond micro-ondes cosmique représentait, bien qu'il ait depuis été décalé vers le rouge en presque invisibilité au cours des 13,7 milliards d'années suivantes. L'EBL est dominé par des arrière-plans optiques et infrarouges, le premier étant la lumière des étoiles et le second étant la poussière chauffée par cette lumière des étoiles qui émet un rayonnement infrarouge.
Tout comme le fond cosmique micro-ondes peut nous dire quelque chose sur l'évolution de l'univers antérieur, le fond cosmique infrarouge peut nous dire quelque chose sur l'évolution ultérieure de l'univers - en particulier sur la formation des premières galaxies.
La sonde évolutive PACS (Photodetray Array Camera and Spectrometer) est un projet «à temps garanti» pour l’observatoire spatial Herschel. Garanti signifie qu'il y a toujours un certain temps de télescope dédié à ce projet quelles que soient les autres priorités. Le projet PACS Evolutionary Probe, ou tout simplement PEP, vise à étudier le fond infrarouge cosmique dans les régions relativement exemptes de poussière du ciel qui comprennent: le trou Lockman; les champs des Grands Observatoires Origines Deep Survey (GOODS); et le domaine Cosmic Evolution Survey (COSMOS).
Le projet Herschel PEP recueille des données pour permettre la détermination du rayonnement de la trame de repos des galaxies jusqu'à un décalage vers le rouge d'environ z = 3, où vous observez des galaxies lorsque l'univers avait environ 3 milliards d'années. Le rayonnement de la trame de repos signifie faire une estimation de la nature du rayonnement émis par ces premières galaxies avant que leur rayonnement ne soit décalé vers le rouge par l'expansion intermédiaire de l'univers.
Les données indiquent que l'infrarouge contribue à environ la moitié de la lumière de fond extragalactique totale. Mais si vous regardez simplement l'ère actuelle de l'univers local, l'infrarouge ne contribue qu'à un tiers. Cela suggère que plus de rayonnement infrarouge a été produit dans un passé lointain qu'à l'époque actuelle.
Cela peut être dû au fait que les galaxies antérieures avaient plus de poussière - tandis que les galaxies modernes en ont moins. Par exemple, les galaxies elliptiques n'ont presque pas de poussière et ne rayonnent presque pas d'infrarouge. Cependant, les galaxies infrarouges lumineuses (LIRG) rayonnent fortement dans l'infrarouge et moins dans l'optique, probablement parce qu'elles ont une forte teneur en poussière.
Les LIRG de l'ère moderne peuvent résulter de fusions galactiques qui fournissent une nouvelle réserve de poussière non liée à une galaxie, stimulant la formation de nouvelles étoiles. Néanmoins, ceux-ci peuvent être à peu près analogues à ce à quoi ressemblaient les galaxies du premier univers.
Les galaxies elliptiques sans poussière sont probablement le point final évolutif d'une fusion galactique, mais en l'absence de tout nouveau matériau pour se nourrir, ces galaxies ne contiennent que des étoiles vieillissantes.
Il semble donc qu'avoir un nombre croissant de galaxies elliptiques dans votre arrière-cour est un signe que vous vivez dans un univers qui perd son éclat de jeunesse frais et infrarouge.
Lectures complémentaires: Berta et al Construire le fond cosmique infrarouge brique par brique avec Herschel / PEP
