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Des astronomes découvrent la « matière manquante » de l’Univers

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Dans notre empressement à vouloir identifier les phénomènes occultes de l’Univers que sont l’énergie sombre et de la matière noire, nous en oublions parfois qu’il nous manque une grande partie de la matière dite « ordinaire ». Les chercheurs ont maintenant une première preuve solide que cette matière se cache dans les filaments cosmiques qui relient les galaxies entre elles comme les modèles le prédisaient.

L’univers est gigantesque et il continue de grandir et de s’étendre. Ainsi, l’une des meilleures façons d’en apprendre davantage sur notre monde est encore de recréer cet Univers à l’intérieur d’un ordinateur puis d’étudier cette simulation. C’est ainsi que les chercheurs ont pu définir la structure de la matière noire par exemple. Mais ces simulations prédisent également que toutes les galaxies de l’univers devraient être reliées par de longs filaments de matière que nous n’avions jamais observés jusqu’à récemment. Deux équipes distinctes ont finalement réussi à repérer ces filaments, prouvant au passage que les modèles informatiques sont bien corrects.

Depuis des décennies, les simulations ont donc prédit l’existence de longues bandes de particules de baryons, constituées de protons et de neutrons en autres dans l’espace entre les galaxies et les reliant entre elles. Nos théories actuelles sur la façon dont l’univers s’est formé prédisent par ailleurs dix fois plus de baryons que ce qui est actuellement mesuré à l’intérieur des galaxies. Ainsi, les chercheurs pensent que les 90 % restants se trouvent dans ces filaments de matière. Le problème, c’est que ces filaments sont si rares et si froids qu’il est quasiment impossible de les observer avec n’importe lequel de nos télescopes.

Ainsi, deux groupes de chercheurs, travaillant de façon indépendante, ont trouvé une solution astucieuse. Les deux équipes de chercheurs se sont en effet appuyées sur l’effet Sunyaev-Zel’dovich qui dit que les photons restants de la lueur du Big Bang se dispersent dans les énergies légèrement supérieures lorsqu’ils traversent les électrons dans les gaz entourant les amas de galaxies. Chaque équipe a utilisé des données sur les paires de galaxies extraites des catalogues du Sloan Digital Sky Survey. Après avoir trié les paires en fonction de leur orientation relative, les chercheurs les ont empilées pour renforcer les tendances faibles qu’ils pourraient partager.

Une première équipe, celle de l’Université de Colombie-Britannique, a constaté que la densité de ces filaments était inférieure à trois fois la densité moyenne des baryons dans le vide environnant. L’autre équipe de l’Université d’Édimbourg a de son côté conclu que la densité était environ six fois supérieure. « Nous nous attendons à de telles différences parce que nous examinons des filaments à des distances différentes », explique Hideki Tanimura, de l’Université de la Colombie-Britannique. « En revanche si nous prenons en compte les facteurs de l’autre, nos résultats sont alors très cohérents avec l’autre groupe ».

Ainsi, en empilant des centaines de milliers d’images, les chercheurs ont amplifié le signal incroyablement faible des filaments, les rendant suffisamment brillants pour les détecter. Le fait est que, non seulement les baryons sont bien présents, mais il y en a également autant que prévu par la théorie, assez pour s’agglomérer et former des filaments, mais pas assez pour les rendre visibles aux télescopes ordinaires. Le fait que deux études aient indépendamment abouti à des résultats similaires renforce donc les modèles existants sur l’Univers et l’évolution des galaxies. Les deux études sont actuellement sur le site de prépublication arXiv.org.

Vous avez ci-dessous un visuel de cette structure filamenteuse de l’Univers. Les points jaunes représentent des galaxies et l’on distingue en mauve la distribution de matière noire.

 

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