Le télescope FAST en Chine et le DESI ont mesuré l’évolution de l’hydrogène neutre sur 4,5 milliards d’années, révélant que les réserves de gaz n’ont pas chuté au même rythme que la formation des étoiles, contredisant ainsi l’idée d’un épuisement rapide du gaz cosmique.
Les astronomes cherchent depuis longtemps à comprendre pourquoi le taux de formation des étoiles a connu un ralentissement marqué depuis l’univers primitif. Une collaboration internationale associant notamment les observatoires astronomiques nationaux de l’Académie des sciences de Chine, l’Observatoire astronomique de Shanghai et l’Université Jiao Tong de Shanghai s’est penchée sur cette énigme en combinant deux instruments majeurs.
Mesures conjointes de FAST et du DESI sur l’hydrogène neutre
Pour mener à bien ces travaux publiés dans la revue Nature Astronomy, les chercheurs ont uni la puissance du télescope FAST et celle du relevé spectroscopique du DESI. Cette approche a permis d’analyser environ 2,5 millions de galaxies réparties sur près d’un tiers du ciel. Selon les chercheurs, l’hydrogène atomique neutre constitue l’un des réservoirs de gaz froid les plus importants des galaxies, servant de lien essentiel entre le cycle du gaz à grande échelle et la fabrication interne d’étoiles.
Les observations révèlent qu’il y a 4,5 milliards d’années, le taux de formation stellaire était environ 2,5 fois supérieur à celui d’aujourd’hui, tandis que la densité d’hydrogène atomique neutre ne valait que 1,4 fois sa valeur actuelle. Autrement dit, l’activité de naissance des étoiles a chuté de manière spectaculaire sans que les réserves d’hydrogène neutre ne s’épuisent en tandem.
Pourquoi est-il de plus en plus difficile pour l’univers de former de nouvelles étoiles ? Jiang Peng, chercheur aux observatoires astronomiques nationaux de l’Académie des sciences de Chine
L’efficacité décroissante de conversion en gaz moléculaire
Cette découverte invalide l’hypothèse intuitive selon laquelle un épuisement rapide de l'hydrogène neutre a provoqué le declin de la formation d'étoiles, pour reprendre les mots de Jiang Peng. Les réserves de gaz restent abondantes, mais les scientifiques suggèrent que les étoiles naissent principalement au sein de nuages de gaz moléculaire plus denses.
À mesure que la densité globale du gaz cosmique diminue, l’efficacité avec laquelle l’hydrogène neutre se convertit en hydrogène moléculaire fléchit également. Ce recul de la conversion réduit progressivement la quantité de gaz moléculaire capable d’incuber directement de nouvelles étoiles.
Capacités techniques et déploiement du télescope géant
Achevé en 2016 après vingt ans de conception pour un coût d’environ 170 millions de dollars US, le télescope FAST s’est imposé comme un outil de premier plan pour la radioastronomie mondiale. Construit dans une dépression naturelle à Guizhou, dans le sud-ouest de la Chine, il est géré par l’Observatoire astronomique national de l’Académie des sciences de Chine.
Bien que son diamètre total atteigne 500 mètres, l’appareil utilise une zone active de 300 mètres à la fois en modifiant la forme de sa surface grâce à près de 4 500 panneaux individuels et plus de 2 200 treuils. Cette conception flexible lui confère un champ de vision plus large que celui de l’ancien observatoire d’Arecibo à Porto Rico.
Les performances du FAST permettent des avancées majeures dans l’étude des pulsars et la recherche de phénomènes cosmiques. L’instrument a déjà détecté plus d’une centaine de pulsars depuis sa mise en service, devançant les bilans combinés d’autres grandes régions d’exploration au cours de périodes comparables, et élargit considérablement le volume de l’espace observable.
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