Le téléscope Spitzer a permis pour la première fois de faire parler les fluctuations du fond cosmique infrarouge. Des chercheurs de l’Institut d’Astrophysique Spatiale d’Orsay (IAS) et du Laboratoire des Signaux et Systèmes (L2S) ont pisté les effets de l’environnement des galaxies sur la formation des étoiles lorsque l’Univers était âgé de seulement 6 milliards d’années : plus cet environnement est dense, plus il est propice à la formation stellaire. Un phénomène contraire à ce qui se passe aujourd’hui dans l’Univers, celui-ci formant beaucoup moins d’étoiles dans les régions denses de galaxies.

Il y a 10 ans, en 1996, le télescope COBE de la NASA réussissait à capter une lumière infrarouge d’une énergie inattendue : celle de l’émission additionnée des galaxies sur toute l’histoire de l’univers, appelée fond cosmique infrarouge (FCIR). Bien que ces radiations aient été émises sous forme de rayonnements ultra-violets (UV), leur signature nous parvient dans le domaine de l’infra-rouge (IR). Ces galaxies, dites IR, sont en fait envahies par des nuages de poussières : leurs grains sont chauffés par le rayonnement UV, qui est alors absorbé, puis se refroidissent en émettant des photons IR.

Les scientifiques manquaient jusqu’alors d’informations sur l’agrégation de ces galaxies IR et sur leur rôle dans l’évolution de la structuration de la matière. Informations nécessaires pour comprendre le lien entre cette matière visible et la matière noire, de nature inconnue mais qui pèse sur les galaxies et les grandes structures! Il est en effet difficile de discerner chacun des objets du FCIR, car la capacité à détecter des détails est limitée dans le domaine de l’IR lointain à cause d’une faible résolution angulaire. Résultat : on y observe des galaxies qui se marchent les unes sur les autres ! Braqué sur le FCIR, le télescope Spitzer est parvenu à déjouer cette confusion pour détecter des anisotropies dans le fond produit par ces galaxies qui forment beaucoup d’étoiles, 10 à 1000 fois plus que la Voie Lactée !

Cette découverte fait suite aux études réalisées avec le satellite ISO quelques années plus tôt. Avec Spitzer est détectée pour la première fois de la structure dans le fond cosmique infrarouge. Contrairement à ce qui est observé dans notre Univers proche (âgé de 13.7 milliards d’années), la formation d’étoiles il y a 8 milliards d’années est associée aux halos de matière noire les plus massifs.

Avec les futurs satellites Herschel et Planck, ces observations pourront être poussées à de plus grandes longueurs d’onde et permettront de remonter encore plus loin dans l’histoire de la formation des grandes structures de notre Univers. Cette première détection avec Spitzer vient conforter cette nouvelle voie d’étude.

Le téléscope spatial Herschel sera envoyé par l’Agence Spatiale Européenne en 2008 pour succéder à Spitzer, lancé en 2003 pour une durée prévue de 5 ans. Il sera mis sur orbite par Ariane 5, en même temps que le satellite Planck destiné à enregistrer le rayonnement fossile émis à la suite du Big Bang.

Communiqué de presse écrit avec le soutien de la SF2A (Société Française d'Astronomie et d'Astrophysique) par Alice Bomboy.

Référence:
Correlated Anisotropies in the Cosmic Far-Infrared Background Detected by MIPS/Spitzer : Constraint on the Bias
G. Lagache, N. Bavouzet, N. Fernandez-Conde, N. Ponthieu, T. Rodet, H. Dole, M.-A. Miville-Deschênes, J.-L. Puget, 2007, Astrophysical Journal, 665, 89

Contact
Guilaine Lagache, Institut d’Astrophysique Spatiale d’Orsay, CNRS et Université Paris Sud 11, http://www.ias.u-psud.fr/irgalaxies