Me d’un ciel radio plus lumineux que prévu par les astronomes
Des astronomes australiens et italiens ont révélé que la luminosité du ciel radio à basse fréquence a été sous-estimée. Les mes de précision indiquent que l’arrière-plan de ciel faible aux basses fréquences radio est jusqu’à 50 % plus lumineux que les estimations antérieures.
L’arrière-plan radio à basse fréquence provient principalement de la radiation synchrotron au sein de la Voie lactée. Ces ondes radio faibles sont générées par des électrons à haute énergie spiralisant autour des lignes de champ magnétique dans notre galaxie. Des sources radio non résolues dans l’univers lointain contribuent également à cet arrière-plan.
Pour mer la luminosité des sources radio individuelles, comme les galaxies brillantes en radio, il est nécessaire de caractériser précisément la radiation de fond. Les astronomes doivent également soustraire la lumière ambiante et la pollution lumineuse lorsqu’ils ment la véritable luminosité des nébuleuses et des galaxies.
« À des fréquences radio plus élevées, la calibration est beaucoup plus facile », explique Michiel Brentjens de l’Institut néerlandais d’astronomie radio (ASTRON). « Vous pouvez simplement pointer votre télescope vers la Lune ou une planète, car la luminosité radio absolue de ces objets à haute fréquence peut être dérivée de leurs températures de surface connues. »
Avec l’émergence d’observatoires radio sensibles tels que l’Array à basse fréquence d’ASTRON (LOFAR) et le futur SKA-Low (partie basse fréquence du Square Kilometre Array, en construction en Australie occidentale), le besoin d’une calibration précise à des fréquences radio inférieures à 500 mégahertz (MHz) devient de plus en plus crucial.
Utilisant un type d’antenne spécialement conçu pour le SKA-Low, une équipe dirigée par Luke McKay de CSIRO, incluant le célèbre astronome radio australien Ron Ekers, a obtenu des mes de haute précision de l’arrière-plan du ciel à basse fréquence entre 60 et 350 MHz. Les observations, s’étalant sur environ huit heures, ont été réalisées le 23 octobre 2024, à l’observatoire d’Inyarrimanha Ilgari Bundara, un site radio-quiet situé dans la région de Murchison, en Australie occidentale.
Dans un article publié dans Nature Astronomy, l’équipe compare ses résultats à un modèle vieux de dix ans qui a servi de standard pour l’arrière-plan du ciel. Ils ont constaté que l’arrière-plan est 20 % plus lumineux à des fréquences radio entre 60 et 200 MHz, et 50 % plus lumineux à 350 MHz.
Les chercheurs estiment que des modèles de ciel améliorés basés sur ces nouvelles mes seront essentiels pour interpréter les futures observations de l’époque de réionisation dans l’univers primordial, lorsque les premières étoiles et les trous noirs ont commencé à ioniser l’hydrogène neutre intergalactique.
Ces nouvelles découvertes suggèrent également que les astronomes pourraient avoir sous-estimé le nombre d’électrons à haute énergie circulant dans la Voie lactée, ainsi que le nombre de sources extragalactiques non résolues.
L’équipe avance même que certains de l’excès de luminosité à basse fréquence pourrait provenir de la désintégration de particules de matière noire, bien que les preuves soient jugées « très minces » selon Brentjens.
« Le résultat le plus important est qu’ils ont déterminé la luminosité absolue de fond à basse fréquence pour une très grande partie du ciel », conclut-il.
Source : Nature Astronomy
