Description de l'image : S. G. Djorgovski et al., Caltech..
En cosmologie, les âges sombres de l'univers font référence à une période relativement méconnue de notre cosmos. Le terme d'âges sombres est l'époque de l'histoire de l'Univers située entre l'émission du fond diffus cosmologique et l'allumage de la première génération d'étoiles.
Durant cette période, aucun processus astrophysique ne permet de produire du rayonnement électromagnétique. Il n'existe donc aucun moyen à l'aide de la lumière, de sonder l'état de l'Univers à ces époques.
Cette phase s'étend approximativement de 370 000 à 150 millions d'années après le Big Bang.
Durant les premiers instants de l'univers, la température était extrêmement élevée, empêchant la formation d'atomes stables. Les particules subatomiques étaient ionisées, c'est-à-dire que les électrons étaient arrachés de leurs atomes.
Environ 370 000 ans après le Big Bang, la température a suffisamment chuté pour permettre la recombinaison.
Les principaux acteurs de la recombinaison sont les protons (noyaux d'hydrogène) et les électrons. Avant la recombinaison, la forte énergie thermique maintenait ces particules séparées. Une fois que l'univers s'est suffisamment refroidi, les électrons ont pu se combiner avec les protons pour former des atomes d'hydrogène neutres.
La recombinaison a libéré des photons, formant le fond diffus cosmologique, une radiation électromagnétique qui remplit l'univers.
C'est ce rayonnement que nous détectons encore aujourd'hui sous forme de micro-ondes.
Pendant les âges sombres, l'univers a continué de s'étendre, diluant la densité de la matière. L'univers était principalement composé d'hydrogène et d'hélium, avec des fluctuations de densité qui ont finalement conduit à la formation des premières structures cosmiques.
Cette période revêt une importance particulière car elle marque la transition entre une phase initiale homogène et le début de la structure complexe que nous observons dans l'univers moderne.
Sous l'influence de la gravité, la matière présente dans l'univers s'est densifiée et agglomérée. Les premières étoiles apparaissent à partir de ces régions densifiées.
La fin des âges sombres est marqué par la réionisation. Les premières étoiles émettent des radiations ultraviolettes intenses ainsi que d'autres rayonnements ionisants. Ces rayonnements ont la capacité de "casser" les liaisons entre les électrons et les protons des atomes d'hydrogène neutre, ionisant ainsi l'hydrogène.
C'est le début d'une autre ère, l'ère de réionisation où la matière diffuse de l'univers, principalement composée d'hydrogène neutre, est ionisée à nouveau.
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