Dans deux études publiées le 28 septembre 2026, la collaboration CHIME rapporte la détection du signal cosmologique de l’hydrogène neutre à 21 cm, avec une significativité de 12,4σ. La mesure porte sur les fluctuations du signal radio dans une bande précise, à partir de 94 jours sidéraux sélectionnés en 2019. Elle renseigne sur le regroupement de l’hydrogène, pas sur la quantité totale d’hydrogène dans l’Univers ni sur l’évolution de l’énergie noire. (étude de détection)
Ce que CHIME a mesuré
La cartographie d’intensité à 21 cm mesure l’émission collective de l’hydrogène neutre sans chercher à distinguer chaque galaxie. CHIME a calculé le spectre de puissance de cette émission, une mesure statistique de la façon dont ses fluctuations se répartissent selon l’échelle. L’autocorrélation consiste ici à comparer la carte radio à elle-même pour estimer ce spectre.
La mesure couvre les fréquences de 608,2 à 707,8 MHz, correspondant à des décalages vers le rouge de 1,34 à 1,01. Elle porte sur des échelles caractérisées par des nombres d’onde d’environ 0,4 à 1,5 h Mpc⁻¹, que l’étude complémentaire qualifie de non linéaires. La significativité de 12,4σ décrit la détection rapportée pour ce spectre de puissance, selon l’analyse et les estimations du bruit de l’étude. Elle ne mesure pas l’abondance de l’hydrogène.
Comment l’analyse a isolé le signal
Les 94 jours retenus ont été sélectionnés parmi 102 jours sidéraux candidats issus des observations de 2019. Huit ont été écartés après les contrôles de qualité, et l’analyse a utilisé les données nocturnes afin de réduire la contamination solaire. Elle n’a pas eu besoin de faire correspondre la carte radio à un catalogue externe de galaxies.
L’étude de détection décrit plusieurs améliorations du traitement : détection et masquage des interférences radio, formation de faisceaux achromatique et filtrage des avant-plans avant la moyenne temporelle, afin de limiter les fuites spectrales. La collaboration rapporte aussi une détection séparée dans chacune des deux sous-bandes :
| Bande mesurée | Fréquence | Décalage vers le rouge | Significativité rapportée |
| Bande complète | 608,2 à 707,8 MHz | 1,34 à 1,01 | 12,4σ |
| Sous-bande basse | 608,2 à 658,2 MHz | autour de 1,24 | 9,1σ |
| Sous-bande haute | 658,2 à 707,8 MHz | autour de 1,08 | 8,6σ |
Ce que l’étude complémentaire apprend sur l’hydrogène
La seconde étude interprète le spectre mesuré sur ces échelles non linéaires. Son amplitude effective, notée 𝒜HI², combine la densité d’hydrogène neutre (HI), son biais de regroupement et des effets liés aux vitesses des galaxies le long de la ligne de visée. Elle est estimée à 3,55, avec une incertitude statistique de +0,96 et −1,32, et une incertitude systématique de ±0,61. Ces paramètres étant fortement dégénérés, l’amplitude effective constitue le résultat central de cette interprétation.
L’étude donne aussi une estimation conditionnelle de l’abondance : avec un a priori gaussien fondé sur la littérature pour le biais du HI, de moyenne 1,56 et d’écart-type égal à 20 % de cette moyenne, elle obtient ΩHI × 10³ = 0,79, avec une incertitude statistique de +0,20 et −0,16. Cette estimation dépend de l’a priori choisi.
Le spectre mesuré est supérieur aux prédictions des simulations IllustrisTNG TNG100 et TNG300. L’écart rapporté atteint respectivement 3,1σ et 4,0σ. Les auteurs désignent le regroupement non linéaire du HI et les distorsions dans l’espace des décalages vers le rouge comme des pistes probables pour comprendre cette différence, sans isoler une cause unique. (étude d’interprétation)
Le résultat ne mesure pas l’évolution de l’énergie noire
Les deux études ne déterminent pas comment l’énergie noire évolue. L’étude d’interprétation fixe son modèle de fond cosmologique à des paramètres dérivés de Planck et examine le regroupement du HI. La différence avec TNG100 et TNG300 porte sur leurs prédictions du spectre de puissance de l’hydrogène aux échelles mesurées.
La collaboration indique que l’analyse des près de sept années d’archives de CHIME fera l’objet de travaux ultérieurs.
