De l’ombre à la lumière

Il y a plus de 13 milliards d’années, l’univers était complètement sombre. La lumière était emprisonnée par la matière, puis elle s’est libérée lors de la phase de ré-ionisation. Stéphane Basa, directeur de recherche du CNRS au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, étudie cette incroyable transition.

« Tout ce qu’on voit n’est du qu’à la lumière émise par les étoiles ». Stéphane Basa est directeur de recherche au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille. Il étudie une phase clé de l’univers nommée « ré-ionisation » durant laquelle les premières étoiles se sont allumées et l’univers s’est éclairé pour la première fois. « Avant les étoiles, tout était sombre, comme dans un très épais brouillard, » raconte Stéphane Basa. Environ 300000 ans après le Big Bang, l’univers est neutre : il n’y a pas d’ions et les épaisses molécules ne laissent pas passer la lumière qui est absorbée de toute part.

Schéma présentant les grandes évolutions de l'Univers depuis le Big Bang avec notamment la période de l'Âge Sombre et la période de ré-ionisation.
Schéma présentant les grandes évolutions de l’Univers depuis le Big Bang avec notamment la période de l’Âge Sombre et la période de ré-ionisation.

Selon un mécanisme encore mal connu des scientifiques, la matière, majoritairement de l’hydrogène, s’est ensuite ionisée. C’est cette étape qui a libéré la lumière : le photon, particule de lumière, a pu enfin se déplacer et l’univers s’est allumé. « On ne sait pas qui est responsable de la ré-ionisation, » explique Stéphane Basa, « alors on cherche à l’étudier et à comparer ce que l’on trouve aux modèles établis de l’univers pour les affiner. » Cette époque voit naître les premières étoiles, massives (20 à 30 fois la masse du soleil) qui explosent au bout de quelques millions d’années seulement. « Ça pétaradait dans tous les sens, un véritable feu d’artifice ! » s’enthousiasme le chercheur.

Quotidiennement, Stéphane analyse des images prises par le Canada France Hawaii Télescope. « Pour faire simple, je compare une image en lumière visible à une image en infra-rouge d’une parcelle de l’univers, » explique-t-il, « c’est comme le jeu des sept différences ! » Le scientifique cherche des objets vieux de 13 milliards d’années, datant de la ré-ionisation. Sa recherche se fait dans l’infra-rouge car l’expansion de l’univers décale la lumière vers le rouge : plus on remonte loin, plus le décalage est notable. La tâche est ardue pour le scientifique, car les astres primitifs sont rares et difficiles à déceler. « C’est une aiguille dans une botte de foin, » déclare Stéphane, « nous avons commencé ce projet il y a trois ans, et nous ne pouvons pas confirmer avoir trouvé de tels objets. Nous n’avons que de potentiels candidats. » Par chance, les scientifiques sont obstinés. Il fut un temps où l’univers s’est subitement et mystérieusement éclairé. Et Stéphane Basa, comme d’autres chercheurs à travers le monde, compte bien faire la lumière sur le sujet.

Renaud Levantidis

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