La lumière invisible des jeunes galaxies express
Une ampoule tamisée qui se met soudain à éclairer des motifs invisibles sur le mur : c'est un peu ainsi que les astronomes observent les galaxies naines lointaines, ces minuscules îles d'étoiles pauvres en éléments lourds. Dans certaines d'entre elles, on a remarqué une faible lueur violette d'hélium ionisé (la raie spectrale particulière He II 4686 Å). Pour que l'hélium brille ainsi, il faut un flux puissant d'ultraviolet extrême, comme si quelqu'un allumait un projecteur invisible. Mais ce qui sert de projecteur est resté longtemps une énigme.
Les principaux suspects étaient des objets compacts qui engloutissent avidement de la matière, comme les trous noirs ou les étoiles à neutrons dans les systèmes binaires. Le gaz qui tombe sur eux s'échauffe à des millions de degrés et devrait émettre ce rayonnement dur. Une équipe de scientifiques dirigée par Francesco Sacco a vérifié cette hypothèse à l'aide du télescope à rayons X Chandra. Ils ont rassemblé des données sur 21 galaxies proches où l'on avait déjà observé l'émission d'hélium, mais n'y ont pas trouvé d'étoiles massives de Wolf-Rayet, une autre source possible. Le résultat a été inattendu : les « projecteurs » à rayons X brillent en moyenne dix fois plus faiblement que nécessaire pour expliquer la luminosité observée de l'hélium.
Il faut donc qu'une autre source entre en jeu. Peut-être que le rayonnement naît dans les ondes de choc des explosions de supernovae ou dans des étoiles très chaudes mais encore invisibles, dépourvues de leurs couches externes. Ou peut-être observons-nous les traces des premières générations d'astres, ceux qui se sont allumés quand l'hydrogène et l'hélium étaient presque les seuls éléments de l'Univers. Quoi qu'il en soit, les galaxies naines avec émission d'hélium se révèlent être des fenêtres sur l'époque de la jeunesse du cosmos, où les règles habituelles des usines à étoiles ne s'appliquaient pas encore. Désormais, les astronomes doivent trouver ce projecteur caché, et alors la lampe tamisée de notre compréhension deviendra un peu plus lumineuse.
La raie He II 4686 Å est si exigeante en énergie que son apparition nécessite des photons d'une température supérieure à 100 000 degrés, soit des dizaines de fois plus chaude que la surface du Soleil.
Dans le roman Solaris de Stanislas Lem, l'océan de la planète émet une lumière mystérieuse que les scientifiques ne peuvent expliquer, un peu comme la lueur d'hélium énigmatique dans les galaxies lointaines.