Qu’est-ce qui a mis fin aux âges sombres cosmiques ?

01 · TRANSPARENT, PUIS SOMBRE

L’Univers transmettait la lumière avant d’avoir des étoiles

Environ 380 000 ans après le big bang, électrons et noyaux formèrent des atomes neutres et l’Univers devint transparent à la lumière aujourd’hui observée comme fond diffus cosmologique.

Cela ne créa pas de ciel étoilé. La matière était surtout hydrogène et hélium neutres ; les fluctuations croissaient sans sources durables.

02 · AUBE COSMIQUE

Les premières sources s’allumèrent localement

La gravité rassembla le gaz dans des halos de matière noire ; étoiles, galaxies et trous noirs actifs apparurent. Leur UV pouvait arracher les électrons de l’hydrogène.

Chaque source transforma son voisinage. Aucun rideau universel : des îles lumineuses apparurent dans un milieu neutre plus vaste.

03 · TRANSITION INÉGALE

Les bulles grandirent, se touchèrent et fusionnèrent

Ionisation et recombinaison rivalisaient ; la croissance dépendait des photons, de la densité, des grumeaux et du temps.

Les régions autour des groupes se connectèrent et le gaz neutre resta en îles. La réionisation a donc durée et géographie.

Les premières étoiles finirent l’absence de sources ; le chevauchement finit un milieu intergalactique surtout neutre.

04 · LE BUDGET A UNE PORTE

Produire de l’ultraviolet ne suffit pas

Gaz et poussière internes absorbent de nombreux photons. La fraction d’échappement vers l’espace intergalactique compte.

Abondance, efficacité et échappement fixent la contribution. Quelques brillantes se voient ; beaucoup de faibles peuvent dominer.

05 · CE QUE WEBB A CHANGÉ

Les galaxies faibles semblent plus efficaces et importantes

Dans l’échantillon amplifié par lentille analysé par Atek et ses collègues, les galaxies faibles produisaient environ quatre fois plus de photons ionisants par unité de luminosité ultraviolette que les valeurs souvent supposées auparavant.

JWST utilisa la lentille d’Abell 2744 pour atteindre des sources intrinsèquement faibles. Extrapoler exige fonction de luminosité, corrections et échappement supposé : dossier solide, pas recensement de chaque photon.

06 · TROIS FENÊTRES

Galaxies, quasars et micro-ondes contraignent des pièces différentes

JWST mesure les galaxies ; l’absorption des quasars trace l’hydrogène tardif ; la polarisation CMB intègre les électrons libres.

Dans la paramétrisation simple d’une transition instantanée de Planck, le milieu de la réionisation se situe à environ un décalage vers le rouge de 7,7. Cette valeur dépend du modèle et ne prouve pas une transition instantanée.

07 · LA CARTE MANQUANTE

Le but est de voir régions neutres et ionisées en 3D

La raie de 21 cm devrait cartographier l’hydrogène neutre, malgré un premier plan radio difficile.

Croiser ces cartes avec les galaxies JWST testera tailles, regroupement et époque : quelles galaxies, quel échappement, quels milieux.