Il y a quelques moments plus époustouflants que de se tenir sous un ciel étoilé brillant. La Voie lactée, enveloppée ci-dessus dans une feuille cosmique de couleurs et de motifs, laisse également entendre qu'il y a plus que ce qui paraît à l'œil.
La plupart d'entre nous aspirent à ces nuits sombres, loin des lumières de la ville. Mais une nouvelle étude suggère que l'Univers est un peu aussi sombre.
Les vastes étendues de l'espace vide sont comblées par des filaments d'hydrogène et d'hélium. Mais il y a un décalage entre la luminosité de la structure à grande échelle de l'Univers et sa luminosité réelle.
Dans une étude récente, une équipe d'astronomes dirigée par Juna Kollmeier du Carnegie Institute for Science a trouvé que la lumière des populations connues d'étoiles et de quasars n'était pas suffisante pour expliquer les observations d'hydrogène intergalactique.
Dans un univers fortement éclairé, l'hydrogène intergalactique sera facilement détruit par les photons énergétiques, ce qui signifie que les images de la structure à grande échelle apparaîtront plus sombres. Alors que dans un univers sombre, il y a moins de photons pour détruire l'hydrogène intergalactique et les images apparaîtront plus lumineuses.
Les observations du télescope spatial Hubble de la structure à grande échelle montrent un univers fortement éclairé. Mais les simulations de superordinateurs utilisant uniquement les sources connues de lumière ultraviolette produisent un univers faiblement éclairé. La différence est impressionnante de 400%.
Les observations indiquent que les photons ionisants des jeunes étoiles chaudes sont presque toujours absorbés par le gaz dans la galaxie hôte, de sorte qu'ils ne s'échappent jamais pour affecter l'hydrogène intergalactique. Le coupable nécessaire pourrait être le nombre connu de quasars, bien inférieur à celui nécessaire pour produire la lumière requise.
"Soit notre comptabilité de la lumière des galaxies et des quasars est très éloignée, soit il existe une autre source majeure de photons ionisants que nous n'avons jamais reconnue", a déclaré Kollmeier dans un communiqué de presse. «Nous appelons cette lumière manquante la crise de sous-production de photons. Mais ce sont les astronomes qui sont en crise - d'une manière ou d'une autre, l'univers s'entend très bien. "
Étrangement, ce décalage n'apparaît que dans le cosmos voisin, relativement bien étudié. Dans le premier univers, tout s'additionne.
"Les simulations correspondent parfaitement aux données du premier univers, et elles s'adaptent parfaitement aux données locales si nous pouvons supposer que cette lumière supplémentaire est vraiment là", a déclaré le co-auteur Ben Oppenheimer de l'Université du Colorado. "Il est possible que les simulations ne reflètent pas la réalité, ce qui en soi serait une surprise, car l'hydrogène intergalactique est la composante de l'Univers que nous pensons comprendre le mieux."
Les astronomes tentent donc de faire la lumière sur la lumière manquante.
"La possibilité la plus excitante est que les photons manquants proviennent d'une nouvelle source exotique, pas du tout des galaxies ou des quasars", a déclaré le co-auteur Neal Katz de l'Université du Massachusetts à Amherst.
L'équipe explore ces nouvelles sources avec vigueur. Il est possible qu'il puisse y avoir une population non découverte de quasars dans l'Univers voisin. Ou plus exotiquement, les photons pourraient être créés à partir de l'anéantissement de la matière noire.
"La grande chose au sujet d'un écart de 400 pour cent est que vous savez que quelque chose ne va vraiment pas", a déclaré le co-auteur David Weinberg de l'Ohio State University. "Nous ne savons toujours pas avec certitude de quoi il s'agit, mais au moins une chose que nous pensions savoir sur l'univers actuel n'est pas vraie."
Les résultats ont été publiés dans The Astrophysical Journal Letters et sont disponibles en ligne.
