Il en résulte que toute source émettant des photons UV va être entourée par une série de sphères concentriques, appelées horizons Lyman, que les photons émis dans différentes bandes de fréquence ne peuvent dépasser. Ainsi, le profil radial du flux Lyman-alpha autour des sources de rayonnement UV montre des discontinuités caractéristiques aux distances où les photons émis par les sources atteignent les différentes raies de la série de Lyman (Figure 1).
A cause de l’effet Wouthuysen-Field, ceci se traduit par un profil similaire pour la température différentielle de brillance du signal à 21 cm observé par les radiotélescopes. Sur une carte du signal, les horizons Lyman sont matérialisés par des anneaux concentriques parfaitement sphériques visibles autour des sources (Figure 2).
Malheureusement, les autres sources qui apparaissent plus tard dans la simulation vont elles aussi contribuer au fond Lyman-alpha, ce qui va avoir pour effet de rendre ce dernier anisotrope, effaçant progressivement les discontinuités en anneaux. Les chercheurs du LERMA ont montré que les signaux annulaires sont visibles pendant un intervalle de redshift Delta z 2 après l’apparition de la première source. En utilisant une méthode de stacking (moyenne des profils radiaux pour toutes les sources de la simulation), ils parviennent à étendre cet intervalle jusqu’à Delta z 4, soit de z = 14 à z = 10 environ.
Il est intéressant de déterminer si cette signature prédite peut être détectée par le futur Square Kilometre Array (SKA), un gigantesque radiotélescope en développement qui sera considérablement plus sensible que les instruments actuels. Pour ce faire, du bruit instrumental a été rajouté au signal simulé. L’analyse montre que si le nombre de sources dans la simulation est suffisant, alors le moyennage des profils permet de lisser les perturbations individuelles, et les horizons Lyman sont malgré tout encore détectables (Figure 3).
Référence
P. Vonlanthen, B. Semelin, S. Baek, Y. Revaz Distinctive rings in the 21 cm signal of the epoch of reionization Astronomy and Astrophysics, sub (2011)
Contact
- Patrick Vonlanthen
Observatoire de Paris, CNRS, LERMA)
-* Benoît Semelin
Observatoire de Paris, CNRS, LERMA)
Dernière modification le 21 décembre 2021