L’Observatoire astronomique national chinois a publié FASHI DR2, son deuxième recensement de l’hydrogène neutre mené avec le radiotélescope FAST, couvrant 19 500 degrés carrés de ciel. En Afrique du Sud, une équipe internationale utilisant MeerKAT a détecté directement le signal à 21 centimètres jusqu’à quatre à cinq milliards d’années dans le passé, deux jeux de résultats destinés à éclairer la formation des galaxies et la matière noire.
Le relevé tout-ciel HI du radiotélescope FAST, exploité en Chine, entre dans une nouvelle phase. Les données de sa deuxième publication, baptisée FASHI DR2, paraissent en couverture de la revue Science China Physics, Mechanics & Astronomy. Le catalogue couvre 19 500 degrés carrés de ciel, avec une sensibilité supérieure d’environ 30 % à celle de la première livraison, qui avait enregistré 41 741 détections en janvier 2024.
Un recensement de l’hydrogène neutre
L’hydrogène neutre constitue le réservoir de gaz à partir duquel se forment les étoiles. Chaque détection du relevé correspond à une « carte d’identité » galactique, selon Zhang Chuanpeng, chercheur principal du projet et chercheur associé aux Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie des sciences de Chine. L’ensemble de données doit faire progresser la recherche sur la formation et l’évolution des galaxies, la distribution de la matière noire et la structure à grande échelle du cosmos.
L’équipe a étendu la fonction de masse de l’hydrogène neutre jusqu’aux galaxies d’environ un million de masses solaires. Elle a également déterminé la densité locale d’hydrogène neutre avec une précision statistique de 0,6 %, présentée comme la mesure la plus précise établie à ce jour.
Des évaluateurs internationaux ont salué un jeu de données qualifié de jalon longtemps attendu et appelé à devenir une référence dans le domaine.
- 19 500 degrés carrés de ciel couverts par FASHI DR2.
- Une sensibilité supérieure d’environ 30 % à la première publication.
- 41 741 détections recensées lors de la première livraison, en janvier 2024.
- Une fonction de masse de l’hydrogène neutre étendue jusqu’à un million de masses solaires.
- Une densité locale d’hydrogène neutre mesurée avec une précision statistique de 0,6 %.
MeerKAT capte le signal à 21 centimètres sans relevé optique
L’arrivée du catalogue FAST coïncide avec une avancée distincte en cosmologie de l’hydrogène. Une équipe internationale dirigée par des chercheurs de l’Université de Manchester et de l’Université du Western Cape a utilisé le radiotélescope MeerKAT, en Afrique du Sud, pour détecter directement le faible signal à 21 centimètres de l’hydrogène neutre à des décalages vers le rouge d’environ 0,32 et 0,44. La lumière correspondante a voyagé pendant quatre à cinq milliards d’années avant d’atteindre la Terre.
Publiés dans The Astrophysical Journal Letters, les résultats marquent la première réalisation de cartographie d’intensité de l’hydrogène sans association des données radio à un relevé optique de galaxies. La technique capte le rayonnement radio combiné de nombreuses galaxies non résolues plutôt que de les observer une à une.
« Le détecter directement avec MeerKAT montre que cette technique est en train de devenir un outil pratique pour la cosmologie », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Sourabh Paul.
Cap sur le Square Kilometre Array
Pris ensemble, les deux résultats témoignent du poids croissant des radiotélescopes dans la cartographie de la matière à travers l’histoire cosmique. Toutes les données du FASHI DR2 ont été rendues librement accessibles à la communauté scientifique mondiale.
Les observations de MeerKAT préparent, pour leur part, les futures campagnes du Square Kilometre Array Observatory, dont le télescope sud-africain constitue le précurseur.
Des programmes couvrant de plus vastes portions du ciel, sur des durées d’observation plus longues, devraient permettre de cartographier l’hydrogène neutre avec une précision accrue. Les chercheurs attendent de ces mesures un éclairage sur le développement des galaxies et sur le rôle de la matière noire dans la formation de la toile cosmique.
Article : « A Direct Detection of Neutral Hydrogen Intensity Mapping on Mpc Scales at z ≈ 0.32 and z ≈ 0.44 » – DOI : 10.3847/2041-8213/ae808f
