Une équipe d’astronomes explorant l’univers lointain à la recherche d’objets anciens formés peu après le Big Bang a fait une découverte inattendue : une seule ligne d’émission émanant d’une source non identifiée.
En utilisant le télescope spatial Webb, les scientifiques ont détecté cette lueur inhabituelle dans une zone apparemment vide du ciel, dans la constellation australe de Fornax. La lumière est apparue à deux reprises au cours de trois mois, malgré des observations antérieures menées par Webb et le télescope spatial Hubble n montrant aucun objet visible à cet endroit. Son origine reste un mystère et les candidates possibles ne correspondent pas à des objets spatiaux ordinaires. Les résultats sont détaillés dans un nouvel article publié dans The Astrophysical Journal.
Scruter le vide
L’astrophysicien Mason Huberty de l’université du Minnesota cherchait des objets encore non détectés. En utilisant le spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) de Webb, Huberty et son équipe ont bloqué la lumière provenant d’objets connus tels que des galaxies déjà identifiées par Hubble. Les chercheurs ont ensuite recherché les lignes d’émission dans les données.
Six sur sept détections pouvaient être associées à des galaxies lointaines. La septième, toutefois, a laissé l’équipe perplexe. Elle apparaissait comme une seule ligne lumineuse pendant deux fenêtres d’observation, séparées par 88 jours en août et novembre 2023.
L’équipe a comparé la ligne d’émission à des sources possibles dans d’anciennes images de Webb, mais elle n’a pas pu en déterminer l’origine. Hubble et Webb avaient déjà fixé leur regard sur ce coin du ciel, mais rien n’était visible.
Les lignes d’émission constituent des pics lumineux émis par des atomes ou des molécules lorsqu’ils libèrent de l’énergie. Les astronomes les utilisent pour déduire la composition des objets lointains, leur distance et parfois leur mouvement.
Cette ligne particulière n’était accompagnée d’aucune autre ligne d’émission. À elle seule, toutefois, elle aurait été suffisamment lumineuse pour être repérée lors des observations antérieures.
Origine : inconnue
Les astronomes à l’origine de la découverte ont exclu des sources connues potentielles pour cette ligne d’émission, mais ils n’ont pas réussi à identifier d’où elle provenait. Pour ce faire, ils doivent d’abord déterminer sa distance.
À mesure que l’univers s’étend, il étire la lumière qui traverse l’espace, décalant ses longueurs d’onde vers des longueurs plus longues et la faisant paraître plus rouge. Un photon infrarouge pourrait avoir commencé comme une lumière d’origine énergique émanant d’un objet lointain et être étiré par l’expansion de l’univers jusqu’à des longueurs d’onde plus longues. Ou bien il aurait pu être émis par un objet plus proche avec une énergie moindre.
Pour déterminer d’où provient cette ligne et ce qui l’a générée, les astronomes nécessitent davantage d’indices que sa simple longueur d’onde.
L’équipe note que les lignes d’émission pourraient provenir d’une galaxie — peut-être une galaxie primitive formée seulement quelques centaines de millions d’années après le Big Bang — bien qu’un tel objet aurait dû être aperçu lors des observations antérieures. Elle pourrait aussi être un noyau galactique actif, le centre lumineux d’une galaxie alimenté par un trou noir, qui serait en train de s’éteindre. Si tel était le cas, les astronomes auraient dû détecter d’autres lignes d’émission provenant de cette source. Autrement, la lumière pourrait provenir d’un événement bref, comme une étoile déchiquetée par un trou noir, ce qui expliquerait l’absence d’apparition dans des images prises environ un an plus tôt. Cependant, chacune de ces explications comporte ses propres problèmes.
« Quelle que soit sa véritable nature… cet objet est extrêmement inhabituel et il met à l’épreuve des conditions physiques extrêmes », ont écrit les scientifiques dans l’étude.
