Pour nous, les formes de vie à base de carbone, le carbone est une partie assez importante de la composition chimique de l'Univers. Combien plus tard? Dans une découverte surprenante, les scientifiques ont détecté du carbone beaucoup plus tôt dans l'histoire de l'Univers qu'on ne le pensait auparavant.
Des chercheurs de l'Université Ehime et de l'Université de Kyoto ont signalé la détection de raies d'émission de carbone dans la radio galaxie la plus éloignée connue. L'équipe de recherche a utilisé la caméra et le spectrographe à faible objet (FOCAS) du télescope Subaru pour observer la radio-galaxie TN J0924-2201. Lorsque l'équipe de recherche a étudié la ligne de carbone détectée, elle a déterminé que des quantités importantes de carbone existaient moins d'un milliard d'années après le Big Bang.
Comment cette découverte contribue-t-elle à notre compréhension de l'évolution chimique de l'univers et des possibilités de vie?
Pour comprendre l'évolution chimique de notre univers, nous pouvons commencer par le Big Bang. Selon la théorie du Big Bang, notre univers a vu le jour il y a environ 13,7 milliards d'années. Pour la plupart, seuls l'hydrogène et l'hélium (et une pincée de lithium) existaient.
Alors, comment pouvons-nous nous retrouver avec tout ce qui dépasse les trois premiers éléments du tableau périodique?
Autrement dit, nous pouvons remercier les générations précédentes d'étoiles. Deux méthodes de nucléosythèse (création d'élément) dans l'univers sont via la fusion nucléaire à l'intérieur des noyaux stellaires et les supernovae qui ont marqué la fin de nombreuses étoiles dans notre univers.
Au fil du temps, grâce à la naissance et à la mort de plusieurs générations d'étoiles, notre univers est devenu moins «pauvre en métaux» (Remarque: de nombreux astronomes se réfèrent à tout ce qui est passé par l'hydrogène et l'hélium comme des métaux »). Au fur et à mesure que les générations précédentes d'étoiles s'éteignaient, elles «enrichissaient» d'autres zones de l'espace, permettant aux futures régions de formation d'étoiles d'avoir les conditions nécessaires pour former des objets non-étoiles tels que des planètes, des astéroïdes et des comètes. On croit qu'en comprenant comment l'univers a créé des éléments plus lourds, les chercheurs auront une meilleure compréhension de la façon dont l'univers a évolué, ainsi que des sources de notre chimie à base de carbone.
Alors, comment les astronomes étudient-ils l'évolution chimique de notre univers?
En mesurant la métallicité (l'abondance des éléments au-delà de l'hydrogène sur le tableau périodique) des objets astronomiques à divers décalages vers le rouge, les chercheurs peuvent essentiellement revenir sur l'histoire de notre univers. Lorsqu'elles sont étudiées, les galaxies décalées vers le rouge montrent des longueurs d'onde qui ont été étirées (et rougies, d'où le terme décalage vers le rouge) en raison de l'expansion de notre univers. Les galaxies avec une valeur de décalage vers le rouge plus élevée (connue sous le nom de «z») sont plus éloignées dans le temps et l'espace et fournissent aux chercheurs des informations sur la métallicité du premier univers. De nombreuses galaxies anciennes sont étudiées dans la partie radio du spectre électromagnétique, ainsi que dans l'infrarouge et le visuel.
L'équipe de recherche de l'Université de Kyoto a entrepris d'étudier la métallicité d'une radio-galaxie à un décalage vers le rouge plus élevé que les études précédentes. Dans leurs études précédentes, leurs résultats suggéraient que l'ère principale de métallicité accrue se produisait à des décalages vers le rouge plus élevés, indiquant ainsi que l'univers était «enrichi» beaucoup plus tôt qu'on ne le pensait. Sur la base des résultats précédents, l'équipe a alors décidé de concentrer ses études sur la galaxie TN J0924-2201 - la radio galaxie la plus éloignée connue avec un décalage vers le rouge de z = 5,19.
L'équipe de recherche a utilisé l'instrument FOCAS sur le télescope Subaru pour obtenir un spectre optique de la galaxie TN J0924-2201. Lors de l'étude du TN J0924-2201, l'équipe a détecté, pour la première fois, une ligne d'émission de carbone (voir ci-dessus). Sur la base de la détection de la ligne d'émission de carbone, l'équipe a découvert que le TN J0924-2201 avait déjà connu une évolution chimique importante à z> 5, donc une abondance de métaux était déjà présente dans l'ancien univers il y a 12,5 milliards d'années.
Si vous souhaitez lire les conclusions de l'équipe, vous pouvez accéder au document Propriétés chimiques dans la radio galaxie la plus éloignée - Matsuoka, et al à: http://arxiv.org/abs/1107.5116
Source: Communiqué de presse NAOJ
