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    Les scientifiques commencent à cartographier la toile cachée qui échafaude l'univers

    Un amas de galaxies massif de la simulation, avec des filaments. Crédit :Joshua Emprunter avec C-EAGLE

    Après avoir compté tous les normaux, matière lumineuse dans les endroits évidents de l'univers - galaxies, les amas de galaxies et le milieu intergalactique, dont environ la moitié manque encore. Ainsi, non seulement 85 % de la matière dans l'univers est constituée d'un inconnu, substance invisible surnommée « matière noire, " nous ne pouvons même pas trouver toute la petite quantité de matière normale qui devrait être là.

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

    Mais cette structure est insaisissable et jusqu'à présent, nous n'en avons vu que des aperçus. Maintenant une nouvelle étude, publié dans Science, offre une meilleure vue qui nous permettra d'aider à cartographier à quoi cela ressemble.

    La toile cosmique fournit l'échafaudage de la structure à grande échelle dans l'univers, prédit par le "modèle cosmologique standard". Les cosmologistes croient qu'il existe une toile cosmique sombre, fait de matière noire, et une toile cosmique lumineuse, composé principalement d'hydrogène gazeux. En réalité, on pense que 60% de l'hydrogène créé pendant le Big Bang réside dans ces filaments.

    La nappe de filaments de gaz est également connue sous le nom de "milieu intergalactique chaud-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, avec les filaments reliant tous les amas de galaxies de l'univers.

    Jusque là, nous n'avons pas été en mesure de détecter la matière noire. C'est parce qu'il n'émet ni n'absorbe pas de lumière, il ne peut donc pas être observé avec les télescopes habituels. Les filaments de la toile 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, il y a eu une recherche intense de la toile cosmique, en utilisant une variété de méthodes.

    L'un d'eux repose sur des objets brillants qui se trouvent à l'arrière-plan le long de la même ligne de visée 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. Cela peut être détecté comme des lignes d'absorption dans la lumière de l'objet d'arrière-plan, lorsqu'il est décomposé en un spectre par longueur d'onde.

    Cette méthode a été appliquée à l'aide de quasars, qui sont des objets massifs très brillants à de grandes distances, et même avec des galaxies de fond.

    Les galaxies illuminent la toile

    La nouvelle étude a réussi à détecter le gaz d'une manière entièrement nouvelle qui permet une imagerie bidimensionnelle de la toile cosmique, plutôt que de se fier à l'emplacement aléatoire d'une source lumineuse derrière le nuage de gaz utilisé dans les études d'absorption.

    L'objet qu'ils étudiaient, nommé accrocheur SSA22, est un protocluster, ce qui signifie qu'il s'agit d'un amas de galaxies à ses balbutiements. Il est beaucoup plus éloigné que les morceaux mesurés précédemment de la toile cosmique - sa lumière a parcouru environ 12 milliards d'années pour nous atteindre. Cela signifie que nous regardons en arrière jusqu'aux premiers stades de l'univers, permettant aux scientifiques de sonder comment les filaments se sont assemblés pour la première fois.

    Il y a quelques années, un certain nombre de extrêmement lumineux, des galaxies en formation d'étoiles appelées « galaxies submillimétriques » ont été détectées près de son centre. Cette nouvelle étude a trouvé 16 de ces galaxies et huit puissantes sources de rayons X, une rare sur-densité de tels objets à cette époque précoce. Les objets fournissent une quantité abondante de rayonnement ionisant à tout l'hydrogène gazeux des filaments, ce qui lui fait émettre une lumière que nous pouvons détecter, une technique qui est beaucoup plus prometteuse que l'absorption.

    Un autre mystère que cette étude aide à résoudre est la formation de galaxies submillimétriques. L'explication la plus largement acceptée est qu'ils se forment à la suite de la fusion de deux galaxies normales, formant ainsi une galaxie massive avec le double de la quantité de lumière.

    Cependant, des simulations informatiques montrent que ces galaxies peuvent se développer à partir du gaz froid affluant du réseau cosmique voisin. Ce scénario est confirmé par cette nouvelle étude.

    Carte montrant les filaments de gaz (bleu) allant du haut vers le bas de l'image. Les points blancs sont des galaxies stellaires très actives qui sont alimentées par les filaments. Crédit :Hideki Umehata

    Carte détaillée

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

    De futures études permettront de mieux cartographier la toile cosmique cachée. En plus de regarder des amas de galaxies remplis d'objets brillants, on peut aussi tracer l'émission du web dans les longueurs d'onde radio ou X. Cependant, le rayon X trace un gaz beaucoup plus chaud que la majeure partie du WHIM. L'observatoire à rayons X Athena proposé fournira une image complète des filaments chauds autour des amas de galaxies dans l'univers proche.

    Une autre mission proposée pour au-delà de 2050 consiste à utiliser le fond diffus cosmologique (la lumière laissée par le Big Bang) comme "lumière de fond" et à rechercher les fines empreintes laissées par la toile cosmique.

    Tous ces outils révéleront toute la structure de la toile cosmique et nous fourniront un recensement définitif de la matière dans l'univers.

    Quoi de plus, on sait que les baryons s'installent dans les filaments de matière noire de l'univers pour fabriquer leurs propres filaments, comme de la mousse sur une vague existante. Cela signifie que des cartes détaillées des filaments de gaz peuvent nous aider à tracer la structure la plus cachée de la matière noire et, finalement, aidez-nous à comprendre sa nature mystérieuse.

    Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.




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