Un radiotélescope capte l'ombre d'un amas de galaxies express
Le fond diffus cosmologique est une faible lumière héritée du Big Bang. Il remplit uniformément le ciel, mais rencontre des obstacles sur son chemin. L'un d'eux est constitué par les amas de galaxies, au sein desquels se trouve un gaz très chaud. Lorsque les photons du fond diffus traversent ce gaz, une partie d'entre eux reçoit une impulsion supplémentaire et change d'énergie. Résultat : dans la direction de l'amas, le fond diffus apparaît légèrement plus sombre, comme si une ombre se dessinait sur un fond lumineux.
Les astronomes ont pointé le radiotélescope de l'observatoire de Sardaigne vers l'amas de galaxies MACS J1752+4440. À la fréquence de 18,6 GHz, ils ont observé exactement cette ombre : une légère diminution de luminosité au centre même de l'amas. C'est la première fois que cet effet est détecté depuis le sol à une fréquence aussi basse et avec une résolution angulaire élevée. Auparavant, ce type d'observations était principalement réalisé par des satellites, qui voient tout le ciel d'un coup mais ne distinguent pas les petits détails.
Pour comprendre comment le gaz est distribué à l'intérieur de l'amas, les scientifiques ont construit un modèle et ajusté ses paramètres. Il s'avère que le nuage de gaz a un rayon d'environ 500 000 années-lumière et qu'en son centre, chaque centimètre cube contient environ 2500 électrons. Ces chiffres sont en accord avec ce que l'on attendait pour un amas de cette masse. La méthode fonctionne donc et peut être appliquée à d'autres amas.
L'ombre sur le fond diffus n'est pas qu'une jolie image. Sa forme permet de reconstituer la répartition du gaz à l'intérieur de l'amas, ce qui aide à peser l'amas et à vérifier le comportement de la gravité à grande échelle. Le télescope sarde a montré qu'il est capable de voir ces ombres depuis la Terre, et les astronomes pourront désormais étudier les amas de galaxies plus en détail qu'auparavant.
L'effet par lequel le gaz chaud des amas de galaxies déforme le fond diffus cosmologique porte le nom des physiciens soviétiques Rachid Sunyaev et Yakov Zeldovich, qui l'ont prédit en 1969.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, les radiotélescopes captent un signal d'une civilisation extraterrestre – ici, le télescope n'écoute pas un signal, mais l'écho même du Big Bang.