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Les premiers milliards d'années de l'univers

Sur une période cosmique relativement courte, l'univers entier a évolué d'un point unique dans l'espace à un système d'étoiles et de galaxies. Pour la première fois, des modèles ont permis la description de certains de ces phénomènes.
Les premiers milliards d'années de l'univers
Le Big Bang correspond à l'expansion rapide et violente qui a marqué la naissance de notre univers. Des scientifiques ont mis au point des simulations à haute résolution sans précédent des premiers milliards d'années de cette expansion (simulations des premiers milliards d'années) dans le cadre du projet GALAXIES BIRTH («The birth of the first stars and galaxies»), financé par l'UE.

L'objectif principal du projet était de tester la théorie de l'existence d'étoiles de population III (POP III), les premières étoiles hypothétiques entièrement composées de gaz primordial contenant principalement de l'hydrogène et de l'hélium. Les étoiles de population II (POP II) possèdent des éléments supplémentaires, mais en faible proportion, et les étoiles de population I (POP I) sont composées d'éléments autres que l'hydrogène et l'hélium en grandes proportions.

La création d'étoiles peut être étudiée par le biais des molécules et des ions originaux dans l'univers. Le gaz ionisé qui composait l'univers au cours de ses 300 000 premières années d'existence a cédé la place au milieu intergalactique (MIG) neutre présent jusqu'à environ 500 millions d'années après le Big Bang. Ensuite, une période de réionisation a duré jusqu'à environ un milliard d'années après le Big Bang, période durant laquelle les premières étoiles et galaxies ont émergé et ont probablement ionisé l'hydrogène neutre dans le MIG.

Les scientifiques de GALAXIES BIRTH se sont servis de modèles à ultra-haute résolution d'hydrodynamique douce de particules (SPH). Les résultats du projet sont les premiers à calculer de manière auto-cohérente la fraction de réionisation de l'hydrogène au cours de la période de réionisation, un point important dans l'histoire de l'univers relatif à la création des premières sources de lumière. Ils sont aussi les premiers à montrer la nature autorégulatrice de la formation des étoiles et, en particulier, le rôle de l'abondance d'hydrogène moléculaire sur cette dernière. Les chercheurs ont également obtenu des renseignements quant à la transition de la formation d'étoiles POP II en POP III, à la formation de graines de trous noirs massifs et la matière noire.

Les modèles développés dans le cadre du projet ont donné naissance aux toutes premières descriptions du premier milliard d'années de l'univers. Une meilleure compréhension de la formation des premières structures galactiques aidera à établir de meilleures prévisions et observations pour les missions satellites dans l'espace à venir afin de garantir que le temps dans l'espace est bien employé.

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