Les scientifiques recherchent de la matière noire pour comprendre le "Web caché" de l'univers

Après avoir compté toutes les matières lumineuses normales dans les endroits les plus évidents de l'univers – galaxies, amas de galaxies et le milieu intergalactique – il en manque environ la moitié. Ainsi, non seulement 85% de la matière de l'univers est composée d'une substance invisible inconnue appelée «matière noire» et nous ne pouvons même pas trouver toute la petite quantité de matière normale qui devrait y figurer.

Ce problème est connu sous le nom de «problème des baryons manquants» . Les baryons sont des particules qui émettent ou absorbent de la lumière, comme des protons, des neutrons ou des électrons, qui composent la matière que nous voyons autour de nous. On pense que les baryons disparus sont cachés dans des structures filamenteuses qui imprègnent l'univers entier, également connu sous le nom de «réseau cosmique».

Mais cette structure est insaisissable et jusqu'à présent, nous n'en avons eu qu'un aperçu. Maintenant, une nouvelle étude publiée dans Science offre une meilleure vue d'ensemble qui nous permettra de nous aider à cartographier à quoi elle ressemble.

Le web cosmique fournit l'échafaudage de grande échelle structure dans l'univers, prédit par le «modèle cosmologique standard». Les cosmologues pensent qu'il existe un réseau cosmique sombre, constitué de matière noire, et un réseau cosmique lumineux, composé principalement de gaz hydrogène. En fait, on pense que 60% de l'hydrogène créé pendant le Big Bang réside dans ces filaments.

Le réseau de filaments de gaz est également appelé « warm- milieu intergalactique chaud ”(WHIM), car il fait à peu près aussi chaud que l'intérieur du soleil. Les galaxies sont susceptibles de se former à l'intersection de deux ou plusieurs de ces filaments, où la matière est la plus dense, les filaments reliant tous les amas de galaxies de l'univers.

Nous n'avons pas encore détecté de matière noire. En effet, n'émet ni n'absorbe pas de lumière et ne peut donc pas être observé avec les télescopes habituels. Les filaments du réseau cosmique sont également très difficiles à trouver car ils sont très diffus et n'émettent pas suffisamment de lumière pour être détectés

Depuis la prédiction initiale, une recherche intense du réseau cosmique a été effectuée à l'aide de diverses méthodes.

L’un d’eux repose sur des objets brillants qui se trouvent à l’arrière-plan dans le même champ de vision qu’un filament de gaz. Les atomes d'hydrogène dans les filaments peuvent absorber la lumière à une longueur d'onde spécifique dans l'ultraviolet. Ceci peut être détecté comme des raies d'absorption dans la lumière de l'objet d'arrière-plan, lorsqu'il est divisé en un spectre par longueur d'onde.

Cette méthode a été appliquée à l'aide de quasars qui sont des objets massifs très lumineux et situés à grande distance. , et même avec des galaxies de fond .

Des galaxies éclairant la toile

Cette nouvelle étude a réussi à détecter le gaz d’une manière totalement nouvelle qui permet plutôt une imagerie bidimensionnelle de la toile cosmique. que de s’appuyer sur l’emplacement aléatoire d’une source lumineuse derrière le nuage de gaz utilisé dans les études d’absorption.

L’objet étudié, attrapant et appelé SSA22 est un proto-cluster, c’est-à-dire un cluster de galaxies. à ses débuts. Il est beaucoup plus éloigné que les fragments mesurés auparavant du Web cosmique – sa lumière a parcouru environ 12 milliards d'années pour nous atteindre. Cela signifie que nous regardons dans le passé jusqu'aux premiers stades de l'univers, permettant ainsi aux scientifiques de sonder le premier assemblage des filaments.

Il y a quelques années, un certain nombre de galaxies extrêmement brillantes formant des étoiles appelées «galaxies inférieures au millimètre» ont été détectées près de son centre. Cette nouvelle étude a trouvé 16 galaxies de ce type et 8 sources de rayons X puissantes, une surdensité rare de tels objets à cette époque récente. Les objets fournissent une quantité abondante de rayonnements ionisants à tout le gaz hydrogène des filaments, ce qui fait en sorte qu'il émet une lumière que nous pouvons détecter – une technique beaucoup plus prometteuse que l'absorption.

Un autre mystère que cette étude permet de résoudre. est la formation de galaxies inférieures au millimètre. L'explication la plus communément admise est qu'elles se forment à la suite de la fusion de deux galaxies normales, formant ainsi une galaxie massive doublant la quantité de lumière.

Cependant, des simulations informatiques montrent que ces galaxies peuvent croître. du gaz froid venant de la toile cosmique voisine. Ce scénario est confirmé par cette nouvelle étude.

Carte détaillée

Cette nouvelle étude ouvre la voie à une cartographie bidimensionnelle plus systématique des filaments de gaz pouvant nous renseigner sur leurs mouvements dans l'espace.

aider à cartographier davantage le Web cosmique caché. En plus de regarder des amas de galaxies pleins d’objets lumineux, nous pouvons également suivre l’émission de la bande dans les longueurs d’onde radio de radio ou de rayon X . Cependant, les rayons X détectent des gaz beaucoup plus chauds que la majeure partie du WHIM. L'observatoire Athena à rayons X proposé fournira une image complète des filaments chauds entourant les amas de galaxies de l'univers proche.

Une autre mission proposée pour l'après-2050 consiste à utiliser le fond cosmologique à micro-ondes – le les restes de lumière du Big Bang – en tant que «lumière d'arrière-plan» et recherchez les fines empreintes laissées par le Web cosmique

. Tous ces outils révèlent la structure entière du Web cosmique et nous en fournissent avec un recensement définitif de la matière dans l'univers.

De plus, nous savons que les baryons s'installent dans les filaments de matière noire de l'univers pour former leurs propres filaments, comme de la mousse sur une onde existante. Cela signifie que des cartes détaillées des filaments de gaz peuvent nous aider à retracer la structure de matière noire la plus cachée et, finalement, à nous aider à comprendre sa nature mystérieuse.

Cet article est republié de The Conversation par Andreea Font maître de conférences à l’astrophysics research institute, de l’Université de Liverpool sous une licence Creative Commons. Lisez l'article original .