Les astronomes ont détecté des ondes radio de notre propre galaxie rebondissant sur la Lune

Pendant tout le temps où la Lune a été assise là-haut, en orbite de la Terre, il s’est avéré qu’elle a fait quelque chose d’incroyable. Quelque chose qui pourrait nous aider à mieux connaître l’Univers primitif.

Sur sa surface rocheuse, la Lune réfléchit les ondes radio émises par notre galaxie natale, la Voie lactée. Et maintenant, les astronomes les ont détectés.

Le signal a été capté par des chercheurs du Centre international de recherche sur la radio-astronomie (ICRAR) et de ASTRO 3D – the ARC Centre of Excellence in All Sky Astrophysics. Mais même si c’est plutôt cool, ce n’est pas l’objectif final.

Leur cible est quelque chose de beaucoup plus insaisissable : ils veulent détecter le signal extrêmement faible émanant de l’hydrogène dans les tout premiers jours de l’Univers, entre le Big Bang et l’époque de la réionisation (EoR), lorsque les lumières de l’Univers se sont allumées.

“Avant qu’il n’y ait des étoiles et des galaxies, l’Univers n’était pratiquement que de l’hydrogène, flottant dans l’espace”, explique l’astronome Benjamin McKinley.

“Puisqu’il n’y a pas de sources de lumière optique visibles à nos yeux, ce stade précoce de l’Univers est connu sous le nom d'”âge des ténèbres cosmiques”.”

L’instrument que l’équipe utilise est un radiotélescope basse fréquence appelé Murchison Widefield Array (MWA), dans le désert de l’Australie occidentale. Composé de 2 048 antennes dipôles, c’est l’un des meilleurs outils au monde pour essayer de comprendre l’Univers primitif.

Sa gamme de basses fréquences de 80-300 MHz, espèrent les astronomes, sera capable de détecter le signal radio émanant des atomes d’hydrogène avant l’EoR.

“Si nous pouvons détecter ce signal radio, il nous dira si nos théories sur l’évolution de l’Univers sont correctes”, a noté McKinley.

Mais ce signal est incroyablement faible, surtout comparé à tous les autres signaux radio qui ont depuis rempli l’Univers.

Une solution possible est de mesurer la luminosité moyenne du ciel radio – mais cela ne peut pas être fait en utilisant des techniques standard, car les interféromètres ne sont pas sensibles à une moyenne globale qui ne varie pas.

C’est donc ici que la Lune entre en jeu. Les ondes radio ne peuvent pas réellement traverser la Lune – c’est la raison pour laquelle il est difficile de communiquer avec les astronautes de l’autre côté de la Lune, et aussi pourquoi les scientifiques pensent que ce serait une idée incroyable d’y remettre un radiotélescope, où il ne serait pas dérangé par des émissions radio terrestres.

Le revers de la médaille, c’est que la Lune occulte le ciel radio derrière elle. L’équipe de recherche a donc utilisé cette propriété pour mesurer la luminosité moyenne de la tache de ciel qui l’entoure.

Cette idée n’est pas nouvelle, mais l’équipe a également employé une méthode plus sophistiquée pour traiter le “clair de Terre“, c’est-à-dire les émissions radio de la Terre qui rebondissent sur la Lune et interfèrent avec le signal reçu par le télescope.

Ensuite, après avoir calculé le clair de Terre, ils devaient également établir le degré d’interférence causé par la galaxie elle-même.

(Dr Ben McKinley, Curtin University/ICRAR/ASTRO 3D. Moon image courtesy of NASA/GSFC/Arizona State University)

Pour créer l’image incroyable du plan galactique de la Voie lactée réfléchi par la Lune, l’équipe a rassemblé des ensembles de données. Le premier était les observations lunaires du MWA. Le second était un modèle du ciel mondial – une carte des émissions radioélectriques galactiques diffuses – publié en 2008.

À l’aide du ray-tracing et de la modélisation par ordinateur, ils ont été en mesure de cartographier le modèle du ciel global sur la face de la Lune et de calculer la luminosité radio moyenne des ondes radio réfléchies par les ondes radio de la galaxie.

Donc, oui – c’est une image générée, et non une représentation exacte des données MWA, que vous pouvez voir dans l’image ci-dessous. La tache sombre au milieu est la Lune.

(McKinley et al./MNRAS)

Ont-ils détecté l’EoR ? Eh bien, pas encore. Cette recherche a été un premier travail préparatoire pour établir l’efficacité de la technique. Et ça a l’air plutôt bien pour l’instant.

“Nos premiers résultats avec la technique de l’occultation lunaire sont prometteurs. Nous commençons à comprendre les erreurs et les caractéristiques spectrales présentes dans nos données et nous continuerons d’affiner nos techniques”, ont écrit les chercheurs dans leur article, mais ils ont noté qu’il reste encore beaucoup à faire.

“Les progrès futurs dépendent du traitement d’un plus grand nombre de données et du perfectionnement de nos techniques pour modéliser efficacement les émissions au premier plan et les émissions réfléchies dans notre gamme de fréquences. Le comportement de réflexion de la Lune dans les basses fréquences n’est pas bien étudié, ce qui exigera une attention particulière. Nous devons aussi développer des techniques pour briser la dégénérescence entre la température du ciel et la température de la Lune dans notre procédure d’ajustement.”

Ça va être plutôt intéressant, n’est-ce pas ?

La recherche de l’équipe a été publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche