Il y a 11 milliards d'années, l'eau était déjà présente dans l'Univers

[Daniel JEquipe du forum]

La détection de molécules d’eau dans les galaxies est difficile mais un groupe d’astrophysiciens vient pourtant d’en détecter en relation avec un quasar lointain vieux de 11,1 milliards d’années. Deux effets physiques ont été mis à contribution pour cela, l’effet maser et l’effet de lentille gravitationnelle.


L’eau est l’une des substances les plus étranges de
l’Univers et l’on est encore loin de tout savoir à son sujet. Banale
pour nous, sa détection partout dans l’Univers est cependant d’une
grande importance, ne serait-ce que pour évaluer les chances
d’apparition de la Vie dans le cosmos. C’est pourquoi les
astrophysiciens traquent sa présence à l’aide de nombreux outils.


L’un d’entre eux est le radiotélescope de 100 m du Max Planck Institute for Radio Astronomy à Effelsberg en
Allemagne. Il vient d’être utilisé pour détecter un maser à eau
émettant dans le domaine des micro-ondes de façon comparable à ce que
ferait un laser dans le domaine optique. Ce maser est associé à un quasar du nom de MG
J0414+0534 et les astrophysiciens l’observent tel qu’il était il y a
11,1 milliards d’années, c'est-à-dire presque 2,5 milliards d’années
seulement après la naissance du cosmos observable.


Cliquez pour agrandir. Le radiotélescope d'Effelsberg. Crédit : Max-Planck-Institut für Radioastronomie .



Cela peut sembler étrange mais l’émission de micro-ondes par effet maser est assez fréquente dans le cosmos, au sein d’immenses nuages moléculaires où naissent les étoiles par exemple, mais aussi dans les disques d’accrétion des trous noirs géants au cœur des galaxies. On parle de masers cosmiques.


Dans le cas de MG J0414+0534 on est même en présence d’un mégamaser 10.000 fois plus lumineux que notre Soleil. Du fait de sa distance, la raie d’émission caractéristique de la molécule d’eau est décalée vers le rouge et passe d’une fréquence de 22 GHz à 6 GHz. De tels masers sont connus dans les galaxies proches de la Voie Lactée mais, dans une sphère dont le rayon est de 500 millions d’années-lumière,
seule une centaine de galaxies exhibent cet effet. Sa détection est
difficile et pour s’assurer de celle effectuée avec le radiotélescope
d'Effelsberg, les chercheurs ont dû utiliser un autre radiotélescope,
celui du célèbre Expanded Very Large Array la version modernisée du VLA, capable d’observations très fines grâce à la technique d’interférométrie.


Cliquez pour agrandir. Une vue des radiotélescopes équipant le VLA. Crédit : NRAO/AUI and Kristal Armendariz.



En fait, l’observation de la raie d’émission de la
molécule d’eau n’a été vraiment possible que grâce à un effet de
lentille gravitationnelle. On sait depuis Einstein et les observations
de l’astrophysicien Eddington que la gravitation courbe la trajectoire des rayons lumineux de sorte qu’une masse de matière donnée peut agir sur la lumière des astres
comme le ferait une loupe grossissante. C’est précisément le cas avec
une galaxie interposée entre MG J0414+0534 et nous. On observe alors
quatre images du quasar avec une luminosité
accrue, même dans le domaine des ondes radios. Grâce à cela,
l’astrophysicienne Violette Impellizzeri et ses collègues n’ont mis que
14 heures au lieu de 580 jours d’observations continues pour mettre en
évidence la présence de molécule d’eau (H₂O) dans le passé reculé de l’Univers.


Cliquez
pour agrandir. MG J0414+0534 est un quasar au centre d'une galaxie
similaire à M87 (Image en bas à droite). Quatre images de ce quasar
sont observées par le télescope Hubble.
Il s'agit d'un effet de lentille gravitationnelle. La raie de
l'émission de la molécule d'eau vient d'y être observée par les
astrophysiciens. Crédit : Graphique: Milde Science Communication, Image
de fond : HST Archive data, Image en bas à droite : CFHT, J.-C.
Cuillandre, Coelum.



Les chercheurs ont publié dans Nature les
résultats de leurs observations au sujet du quasar MG J0414+0534. Il en
ressort que de l’eau devait déjà être présente en quantité importante
assez tôt dans l’histoire du cosmos mais surtout, que sa raie
d’émission sous forme d’effet maser peut être utilisée pour étudier les
propriétés des galaxies et des trous noirs géants dans les premiers
milliards d’années de l’histoire de l’Univers. Dans le cas de MG
J0414+0534, il semble que l’effet maser détecté se produit, non pas
dans le disque d’accrétion du trou noir géant responsable du quasar,
mais bien plutôt dans l’un des jets de matière éjecté par le trou noir.


http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/il-y-avait-deja-de-leau-dans-lunivers-il-y-a-11-milliards-dannees_17769/