raie à 21 centimètres

Une sphère d'aluminium, du diamètre d'un gros globe, se trouve dans le faisceau de neutrons et répond à chaque impact par une note précise. À l'intérieur de la sphère, il n'y a rien d'autre que de l'azote et onze minuscules billes d'acier, chacune de la taille d'une tête d'épingle.

Le bord du Soleil ressemble à une frange duveteuse : de fines gerbes de gaz incandescent — les spicules — s'en élèvent vers le haut. Elles ne vivent que quelques minutes et changent constamment.

L'aube cosmique nous est cachée par un épais voile de temps. Pour voir derrière, il faut capter le signal radio des nuages d'hydrogène neutre — le fameux signal global à 21 cm. Mais il est si faible que le bruit propre du récepteur le submerge.

Le rayonnement fossile est la lueur résiduelle du Big Bang, que nous observons sur les ondes millimétriques. Mais il possède aussi une traîne de grandes longueurs d'onde qui s'étend dans le domaine radio.

Une toupie qui tourne tout en oscillant légèrement : c'est à peu près ainsi que les astronomes imaginent l'étoile à neutrons du système binaire Hercule X-1. Elle effectue une rotation complète sur elle-même en une seconde, mais son axe décrit lentement un cône avec une période de 35 jours.

Les ondes radio émises par un sursaut gamma — la mort d'une étoile massive qui éclipse brièvement une galaxie — nous parviennent polarisées, oscillant dans un plan unique, telle l'aiguille d'une boussole figée dans un champ magnétique. Pour la première fois, les astronomes ont lu les indications de cette aiguille cosmique.

Une particule alpha est un noyau d'hélium émis lors de la désintégration d'atomes lourds. Lorsqu'elle frappe un cristal de nitrure de gallium, elle lui cède son énergie et génère une impulsion électrique. La hauteur de l'impulsion permet de connaître l'énergie de la particule.

Une immense loupe de gravité a agrandi une galaxie lointaine, et les astronomes ont plongé dans sa cuisine chimique.

Le ciel nocturne n'est plus aussi silencieux qu'avant. Des milliers de satellites défilent au-dessus de nos têtes, et chacun peut émettre des ondes radio par inadvertance, gênant les astronomes qui écoutent les galaxies lointaines. Pour comprendre ce bruit, des scientifiques ont pointé le radiotélescope 21CMA, en Chine, vers les passages des satellites Starlink.

Bien avant l'apparition des étoiles, l'Univers était rempli d'hydrogène froid. Ce gaz sait « chanter » – émettre des ondes radio d'une longueur de 21 centimètres.

Pendant les premières centaines de millions d'années après le Big Bang, l'univers était sombre : les étoiles n'existaient pas encore, et l'espace était rempli d'hydrogène froid. Ce gaz émet des ondes radio de 21 centimètres de longueur d'onde — comme un murmure discret qui nous parvient à travers 13 milliards d'années.

Dans la galaxie d'Andromède, la plus proche grande voisine de notre Voie lactée, des astronomes ont observé des nuages froids et géants où naissent les étoiles. Ces nuages sont composés de gaz et de poussière, mais il n'est pas facile de les voir directement : ils émettent très peu de lumière.

Une fine pellicule de nitrure de silicium est tendue sur un cadre, comme la peau d'un tambour. Au moindre choc des molécules de gaz, elle tremble. Un faisceau laser, guidé par une fibre de verre, perçoit ce tremblement et le convertit en une valeur de pression. L'ensemble tient dans une poche, et non sur une table optique.

Dans les nuages froids entre les étoiles, là où naissent de nouveaux soleils, un travail chimique invisible est en cours. Les molécules simples se percutent, échangent des atomes et s'assemblent en chaînes qui, plus tard, pourraient faire partie des planètes. L'une de ces chaînes est l'ion NCCO+, composé d'azote, de deux carbones et d'oxygène.

Des radiotélescopes répartis sur toute la Terre captent les ondes provenant de trous noirs lointains. Mais deux télescopes très proches l'un de l'autre ne voient qu'une tache floue — les détails leur échappent. Habituellement, de telles paires sont jugées inutiles et écartées. À tort : même une tache floue recèle des indices.

La trace laissée par une particule éphémère ressemble à une signature dans le détecteur. La particule naît et se désintègre en un instant, mais sa trace permet de reconstituer sa nature : compacte comme une pierre, ou diffuse comme une boule de neige. C'est précisément l'objet de ce travail : les auteurs proposent une nouvelle façon de lire ces signatures.