Rugissement spatial: la NASA a détecté le son le plus fort de l’univers, mais qu’est-ce que c’est?

Dans l’espace, personne ne vous entendra crier, mais avec le bon équipement, il est possible de détecter un rugissement. C’est ce que les scientifiques ont découvert en 2006 lorsqu’ils ont commencé à rechercher des signaux lointains dans l’univers à l’aide d’un instrument complexe fixé à un énorme ballon envoyé dans l’espace. L’instrument était capable de capter les ondes radio de la chaleur des étoiles lointaines, mais ce qui s’est passé cette année-là était tout simplement stupéfiant.,

alors que l’instrument écoutait d’une hauteur d’environ 37 kilomètres (23 miles), il captait un signal six fois plus fort que prévu par les cosmologistes. Parce qu’il était trop fort pour être des étoiles précoces et beaucoup plus grand que l’émission radio combinée prévue de galaxies lointaines, le signal puissant a causé une grande perplexité. Et les scientifiques ne savent toujours pas ce qui en est la cause, même aujourd’hui. De plus, cela pourrait entraver les efforts de recherche de signaux provenant des premières étoiles qui se sont formées après le Big Bang.,

l’instrument qui a détecté le mystérieux signal rugissant était le radiomètre absolu pour la cosmologie, L’astrophysique et L’émission Diffuse (ARCADE), construit par la NASA pour étendre l’étude du spectre de fond cosmique des micro-ondes à des fréquences plus basses.

Les objectifs scientifiques de la mission — alors QU’ARCADE flottait au — dessus de l’atmosphère terrestre, sans interférence de notre planète-étaient de trouver la chaleur de la première génération d’étoiles, de rechercher des reliques de la physique des particules du Big Bang et d’observer la formation des premières étoiles et galaxies., Il a atteint ces objectifs en balayant 7% du ciel nocturne à la recherche de signaux radio, car la lumière lointaine devient des ondes radio à mesure qu’elle perd de l’énergie sur la distance.

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le son de L’espace de la NASA

ARCADE a pu faire des mesures « absolument calibrées de niveau zéro », ce qui signifie qu’il mesurait la luminosité réelle de quelque chose en termes physiques réels plutôt qu’en termes relatifs. C’était différent des radiotélescopes typiques, qui observent et contrastent deux points dans le ciel., En regardant toute la « lumière » et en la comparant à une source de corps noir, ARCADE a pu voir la combinaison de nombreuses sources dim. C’est alors que l’intensité d’un signal est devenu évident, mais sur plusieurs mois.

« bien que cela puisse faire un bon film de nous voir surpris lorsque nous voyons le compteur de lumière atteindre une valeur six fois supérieure à ce qui était prévu, nous avons en fait passé des années à nous préparer pour notre vol en ballon et une nuit très occupée à prendre des données », a déclaré le scientifique de la NASA Dale, « Il a ensuite fallu des mois d’analyse des données pour d’abord séparer les effets instrumentaux du signal, puis pour séparer le rayonnement galactique du signal. Ainsi, la surprise a été progressivement révélée au fil des mois. »Cela dit, l’impact était encore énorme.

Depuis lors, les scientifiques ont cherché à voir d’où venait le rayonnement tout en cherchant à décrire les propriétés du signal. Ce dernier est devenu manifeste assez rapidement.,

« c’est un signal diffus venant de toutes les directions, donc il n’est causé par aucun objet unique », a déclaré Al Kogut, qui dirigeait l’équipe D’ARCADE au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « Le signal a également un spectre de fréquence, ou « couleur », qui est similaire à l’émission radio de notre propre galaxie de la Voie Lactée. »

Les scientifiques appellent le signal » fond radio synchrotron  » — le fond étant une émission provenant de nombreuses sources individuelles et se mélangeant en une Lueur diffuse., Mais parce que le » rugissement de l’espace  » est causé par le rayonnement synchrotron, un type d’émission de particules chargées de haute énergie dans les champs magnétiques, et parce que chaque source a le même spectre caractéristique, il est difficile de localiser l’origine de ce signal intense.

« on sait depuis la fin des années 1960 que l’émission radio combinée de galaxies lointaines devrait former un fond radio diffus provenant de toutes les directions », a déclaré Kogut à All About Space dans un courriel., « Le rugissement spatial est similaire à ce signal attendu, mais il ne semble pas y avoir six fois plus de galaxies dans l’univers lointain pour compenser la différence, ce qui pourrait indiquer quelque chose de nouveau et d’excitant comme source. »

est le rugissement spatial provenant façon?,

la question de savoir si cette source se trouve ou non à l’intérieur ou à l’extérieur de la Voie Lactée fait l’objet d’un débat.

« Il y a de bons arguments pourquoi il ne peut pas venir de l’intérieur de la Voie Lactée, et de bons arguments pour expliquer pourquoi il ne peut pas venir de l’extérieur de la galaxie, » Kogut dit.

l’une des raisons pour lesquelles il ne vient probablement pas de notre galaxie est que le rugissement ne semble pas suivre la distribution spatiale de l’émission radio de la Voie Lactée. Mais personne ne dit avec certitude que le signal ne provient pas d’une source plus proche de la maison — seulement que l’argent intelligent provient d’ailleurs.,

« Je ne dirais pas tout à fait que les scientifiques ont largement exclu la possibilité que le fond radio synchrotron provienne de notre galaxie », a déclaré Jack Singal, professeur adjoint de physique à L’Université de Richmond en Virginie, qui a récemment dirigé un atelier sur la question. « Cependant, je dirais que cette explication semble être moins probable.,

« la raison principale est que cela rendrait notre galaxie complètement différente de n’importe quelle galaxie spirale similaire, qui, pour autant que nous puissions le dire, ne présente pas le genre de halo géant, sphérique, émettant des radioéléments s’étendant bien au-delà du disque galactique qui serait nécessaire. Il y a aussi d’autres problèmes, par exemple qu’il faudrait repenser complètement nos modèles du champ magnétique galactique. »

Fixsen accepte de tout cœur. « Dans d’autres galaxies spirales il existe un lien étroit entre l’infrarouge et les émissions de radio, même dans les petites sections de ces autres, » dit-il., « Donc, si elle provient d’un halo autour de notre galaxie, cela ferait de la Voie Lactée une galaxie étrange, alors qu’à la plupart des autres égards, elle semble être une galaxie spirale « normale ». »

Pour ces raisons, les experts pensent que le signal est principalement d’origine extragalactique. « Cela en ferait l’arrière-plan de photons le plus intéressant du ciel pour le moment, car la population source est complètement inconnue », a déclaré Singal. Mais comme l’univers est si vaste, cela ne réduit pas vraiment les choses, c’est pourquoi les scientifiques ont travaillé dur pour proposer plusieurs théories pour la source du signal.,

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le physicien américain David Brown, par exemple, a déclaré que le rugissement de l’espace pourrait être « le premier grand succès empirique de la théorie M », un vaste cadre mathématique englobant la théorie des cordes. « Il pourrait y avoir un automate Fredkin-Wolfram réparti dans une multitude d’univers alternatifs, produisant du temps physique récurrent avec des répétitions sans fin de tous les événements physiques possibles », a écrit Brown sur le blog de la communauté FQXi., Ce que cela suppose, c’est que l’univers primitif avait beaucoup plus de matière réelle qu’aujourd’hui, ce qui explique le puissant signal radio.

L’espace rugissement pourrait être « le premier grand succès empirique de la M-théorie, » un vaste cadre mathématique englobant la théorie des cordes.

Mais si c’est trop loin, il y a d’autres théories pour obtenir vos dents., « Les radioastronomes ont regardé le ciel et ont identifié quelques types de sources synchrotron », a déclaré Fixsen.

le rayonnement Synchrotron est facile à faire, dit-il. « Tout ce dont vous avez besoin, ce sont des particules énergétiques et un champ magnétique, et il y a des particules énergétiques partout, produites par des supernovas, des vents stellaires, des trous noirs, même des étoiles OB », qui sont des étoiles chaudes et massives de type spectral O ou de type précoce B. « l’espace intergalactique semble être rempli de gaz très chaud, donc,

Il est également connu que le rayonnement synchrotron est associé à la production d’étoiles. « Cela génère également un rayonnement infrarouge, d’où la corrélation étroite », a déclaré Fixsen. « Mais peut-être que les premières étoiles ont généré un rayonnement synchrotron mais, avant que les métaux ne soient produits, elles ne généraient pas beaucoup de rayonnement infrarouge. Ou peut-être il ya certains processus que nous n’avons pas encore pensé. »

alors, qu’est-ce que cela nous laisse?, « Les sources possibles incluent soit des mécanismes diffus à grande échelle tels que la fusion turbulente d’amas de galaxies, soit une toute nouvelle classe de sources individuelles incroyablement nombreuses d’émissions radio jusque-là inconnues dans l’univers », a déclaré Singal. « Mais tout à cet égard est hautement spéculatif pour le moment, et certaines suggestions qui ont été soulevées incluent l’annihilation de la matière noire, les supernovae des premières générations d’étoiles et bien d’autres., »

certains scientifiques ont suggéré que les gaz de grands amas de galaxies pourraient en être la source, bien qu’il soit peu probable que les instruments D’ARCADE aient pu détecter le rayonnement de l’un d’entre eux. De même, il y a une chance que le signal ait été détecté à partir des étoiles les plus anciennes ou qu’il provienne de beaucoup de galaxies radio par ailleurs faibles, dont l’effet cumulatif est capté. Mais si tel était le cas, ils devraient être emballés incroyablement étroitement, au point qu’il n’y a pas d’écart entre eux, ce qui semble peu probable.,

comment le mystère de 13 ans sera résolu

« bien sûr, il est également possible qu’il y ait eu une coïncidence d’erreurs entre ARCADE et les autres mesures à ce jour qui ont mal mesuré le niveau fond synchrotron », a déclaré Singal., « Cela semble peu probable, étant donné que ce sont des instruments très différents mesurant dans des bandes de fréquences très différentes. »

quel que soit le signal, il cause également des problèmes lorsqu’il s’agit de détecter d’autres objets spatiaux. La NASA a souligné dans le passé, les premières étoiles sont cachés derrière l’espace rugissement, et qui les rend plus difficiles à détecter. C’est comme si l’univers donnait d’une main et prenait d’une autre, mais avoir découvert quelque chose d’aussi inhabituel est extrêmement excitant., Lorsque vous excluez une origine d’étoiles primordiales et de sources radio connues telles que le gaz dans le halo le plus externe de notre galaxie, c’est un mystère que tout scientifique savourerait avec délectation.

« Au-delà de cela, je pense que nous avons peut-être besoin d’une nouvelle hypothèse d’origine brillante à laquelle personne n’a encore pensé. »

pour que les scientifiques puissent enfin résoudre cette énigme de 13 ans, plus de recherches et de preuves sont cruellement nécessaires., En l’état, il y a un débat sur l’envoi ARCADE Back up compte tenu de l’avènement de la nouvelle technologie, et compte tenu de son ensemble précis d’instruments, immergé dans plus de 500 gallons d’hélium liquide ultra-froid pour les rendre encore plus sensibles, il n’y aurait certainement pas de mal à le faire.

Mais il y a aussi de nouveaux projets qui pourraient aider. « L’un d’eux utilisera le radiotélescope de 300 pieds à Green Bank, en Virginie-Occidentale, pour cartographier le ciel radio avec une précision plus élevée qu’auparavant », a déclaré Kogut. « Peut-être que cela éclairera un peu le mystère. »

Singal l’espère certainement., Il travaille sur le projet Green Bank Telescope, utilisant le plus grand radiotélescope à ouverture claire au monde pour mesurer le niveau de l’arrière-plan comme objectif principal plutôt que secondaire. Il le fera en utilisant une mesure de niveau zéro définitive, spécialement conçue et absolument calibrée prise aux fréquences mégahertz (MHz) où le Ciel radio est le plus lumineux. (Un mégahertz est égal à un million de hertz.)

« Cette mesure est actuellement développée par une équipe dans laquelle je suis, en utilisant une instrumentation personnalisée qui sera montée sur le télescope », a expliqué Singal., Il va également y avoir une autre tentative de mesure, celle-ci cherchant à mesurer ou à limiter davantage la soi-disant « anisotropie », ou variation du fond du synchrotron radio, encore une fois aux fréquences MHz où il domine.

« Ce n’est pas son niveau absolu, mais plutôt les petites différences d’un endroit à placer dans le ciel, » Singal dit. « Avec quelques collaborateurs, j’essaie une première tentative en utilisant le réseau basse fréquence aux Pays-Bas., Ces deux mesures de concert peuvent aider à déterminer si le fond radio synchrotron est principalement d’origine galactique ou extragalactique. Au-delà de cela, je pense que nous avons peut-être besoin d’une nouvelle hypothèse d’origine brillante à laquelle personne n’a encore pensé., »

ressources supplémentaires:

• En savoir plus sur le radiomètre absolu pour la cosmologie, L’astrophysique et les émissions diffuses (ARCADE) mission du Goddard Space Flight Center de la NASA
• En savoir plus sur le rayonnement synchrotron avec L’Observatoire national de radioastronomie (Nrao)
• En savoir plus sur le li>

Cet article a été adapté d’une version précédente publiée dans le magazine all about space, a future Ltd. publication.,