Imaginez entrer dans une pièce la nuit, éteindre toutes les lumières et fermer les stores. Pourtant, une lueur étrange vient des murs, du plafond et du sol. La faible lumière est à peine suffisante pour voir vos mains devant votre visage, mais elle persiste.
Cela ressemble à une scène de « Ghost Hunters? » Non, pour les astronomes, c’est la vraie affaire. Mais chercher quelque chose qui est proche de rien n’est pas facile. Les astronomes ont parcouru 200 000 images d’archives du télescope spatial Hubble et ont effectué des dizaines de milliers de mesures sur ces images pour rechercher toute lueur de fond résiduelle dans le ciel.
Comme éteindre les lumières dans une pièce, ils soustrayaient la lumière des étoiles, des galaxies, des planètes et de la lumière zodiacale. Étonnamment, il restait une faible lueur fantomatique. Cela équivaut à la lumière constante de dix lucioles réparties dans tout le ciel.
D’où ça vient ?
Une explication possible est qu’une coquille de poussière enveloppe notre système solaire jusqu’à Pluton et réfléchit la lumière du soleil. Voir la poussière en suspension dans l’air capturée par les rayons du soleil n’est pas une surprise lors du nettoyage de la maison. Mais cela doit avoir une origine plus exotique. Parce que la lueur est si bien répartie, la source probable est d’innombrables comètes – des boules de neige poussiéreuses volant librement.
Ils tombent vers le soleil de toutes les directions, crachant un échappement de poussière alors que les glaces se subliment en raison de la chaleur du soleil. S’il était réel, il s’agirait d’un élément architectural nouvellement découvert du système solaire. Il est resté invisible jusqu’à ce que des astronomes très imaginatifs et curieux, et la puissance de Hubble, arrivent.
Mis à part une tapisserie d’étoiles scintillantes et la lueur de la lune croissante et décroissante, le ciel nocturne semble noir d’encre pour l’observateur occasionnel. Mais à quel point est-il sombre ?
Pour le savoir, les astronomes ont décidé de trier 200 000 images du télescope spatial Hubble de la NASA et ont effectué des dizaines de milliers de mesures sur ces images pour rechercher toute lueur de fond résiduelle dans le ciel, dans un projet ambitieux appelé SKYSURF. Ce serait toute lumière restante après soustraction de la lueur des planètes, des étoiles, des galaxies et de la poussière dans le plan de notre système solaire (appelée lumière zodiacale).
Lorsque les chercheurs ont terminé cet inventaire, ils ont trouvé un excès de lumière extrêmement minuscule, équivalent à la lueur constante de 10 lucioles réparties dans tout le ciel. C’est comme éteindre toutes les lumières dans une pièce fermée et trouver une lueur étrange provenant des murs, du plafond et du sol.
Les chercheurs disent qu’une explication possible de cette lueur résiduelle est que notre système solaire interne contient une sphère ténue de poussière de comètes qui tombent dans le système solaire de toutes les directions, et que la lueur est la lumière du soleil réfléchie par cette poussière. Si elle est réelle, cette coquille de poussière pourrait être un nouvel ajout à l’architecture connue du système solaire.
Cette idée est renforcée par le fait qu’en 2021, une autre équipe d’astronomes a utilisé les données du vaisseau spatial New Horizons de la NASA pour mesurer également le fond du ciel. New Horizons a survolé Pluton en 2015 et un petit objet de la ceinture de Kuiper en 2018, et se dirige maintenant vers l’espace interstellaire. Les mesures de New Horizons ont été effectuées à une distance de 4 à 5 milliards de kilomètres du soleil. C’est bien en dehors du domaine des planètes et des astéroïdes où il n’y a pas de contamination par la poussière interplanétaire.
New Horizons a détecté quelque chose d’un peu plus faible qui provient apparemment d’une source plus éloignée que celle détectée par Hubble. La source de la lumière de fond vue par New Horizons reste également inexpliquée. Il existe de nombreuses théories allant de la désintégration de la matière noire à une énorme population invisible de galaxies lointaines.
« Si notre analyse est correcte, il y a un autre composant de poussière entre nous et la distance où New Horizons a effectué des mesures. Cela signifie qu’il s’agit d’une sorte de lumière supplémentaire provenant de l’intérieur de notre système solaire », a déclaré Tim Carleton, de l’Arizona State University (ASU).
« Parce que notre mesure de la lumière résiduelle est plus élevée que celle de New Horizons, nous pensons qu’il s’agit d’un phénomène local qui n’est pas loin de l’extérieur du système solaire. Il peut s’agir d’un nouvel élément du contenu du système solaire qui a été supposé mais non mesuré quantitativement. jusqu’à maintenant », a déclaré Carleton.
L’astronome vétéran de Hubble, Rogier Windhorst, également de l’ASU, a d’abord eu l’idée d’assembler les données de Hubble pour partir à la recherche de toute « lumière fantôme ».
« Plus de 95 % des photons dans les images des archives de Hubble proviennent de distances inférieures à 3 milliards de kilomètres de la Terre. Depuis les tout premiers jours de Hubble, la plupart des utilisateurs de Hubble ont rejeté ces photons du ciel, car ils s’intéressent aux objets discrets faibles. dans les images de Hubble telles que les étoiles et les galaxies », a déclaré Windhorst. « Mais ces photons du ciel contiennent des informations importantes qui peuvent être extraites grâce à la capacité unique de Hubble à mesurer de faibles niveaux de luminosité avec une grande précision au cours de ses trois décennies de durée de vie. »
Un certain nombre d’étudiants diplômés et de premier cycle ont contribué au projet SKYSURF, notamment Rosalia O’Brien, Delondrae Carter et Darby Kramer à l’ASU, Scott Tompkins à l’Université d’Australie-Occidentale, Sarah Caddy à l’Université Macquarie en Australie et bien d’autres.
Les articles de recherche de l’équipe sont publiés dans Le Journal Astronomique et Les lettres du journal astrophysique.
Plus d’information:
Timothy Carleton et al, SKYSURF : Contraintes sur la lumière zodiacale et la lumière de fond extragalactique par le biais de mesures de luminosité de surface panchromatique HST dans tout le ciel : II. Premières limites sur la lumière diffuse à 1,25, 1,4 et 1,6 μm, Le Journal Astronomique (2022). DOI : 10.3847/1538-3881/ac8d02
Rogier A. Windhorst et al, SKYSURF : Contraintes sur la lumière zodiacale et la lumière de fond extragalactique par le biais de mesures de luminosité de surface panchromatique HST dans tout le ciel. I. Aperçu et méthodes de l’enquête, Le Journal Astronomique (2022). DOI : 10.3847/1538-3881/ac82af
Darby M. Kramer et al, SKYSURF-3 : Test des catalogues d’objets encombrés dans les mosaïques de champ profond Hubble eXtreme pour étudier l’incomplétude des échantillons d’un point de vue de la lumière de fond extragalactique, Les lettres du journal astrophysique (2022). DOI : 10.3847/2041-8213/ac9cca
Rosalia O’Brien et al, SKYSURF-4 : Méthodes et résultats de mesure de la luminosité panchromatique de la surface du ciel complet, arXiv (2022). DOI : 10.48550/arxiv.2210.08010