L'équipe a déterminé que la matière représente environ 31% de la quantité totale de matière et d'énergie dans l'univers. Les cosmologistes pensent qu'environ 20% de la matière totale est constituée de matière régulière - ou "baryonique" - qui comprend des étoiles, galactique, atomes, et la vie, alors qu'environ 80% est constitué de matière noire, dont la nature mystérieuse n'est pas encore connue mais peut consister en une particule subatomique encore inconnue. Crédit :Mohamed Abdallah, UC Riverside.
L'un des principaux objectifs de la cosmologie est de mesurer avec précision la quantité totale de matière dans l'univers, un exercice intimidant même pour les plus compétents en mathématiques. Une équipe dirigée par des scientifiques de l'Université de Californie, Bord de rivière, a maintenant fait exactement cela.
Reportage dans le Journal d'astrophysique , l'équipe a déterminé que la matière représente 31% de la quantité totale de matière et d'énergie dans l'univers, le reste étant constitué d'énergie noire.
"Pour mettre cette quantité de matière dans son contexte, si toute la matière de l'univers était répartie uniformément dans l'espace, il correspondrait à une masse volumique moyenne égale à seulement environ six atomes d'hydrogène par mètre cube, " a déclaré le premier auteur Mohamed Abdullah, un étudiant diplômé du Département de physique et d'astronomie de l'UCR. "Toutefois, puisque nous savons que 80% de la matière est en fait de la matière noire, en réalité, la majeure partie de cette matière n'est pas constituée d'atomes d'hydrogène mais plutôt d'un type de matière que les cosmologistes ne comprennent pas encore."
Abdullah a expliqué qu'une technique éprouvée pour déterminer la quantité totale de matière dans l'univers consiste à comparer le nombre et la masse observés d'amas de galaxies par unité de volume avec les prédictions de simulations numériques. Parce que les amas de galaxies actuels se sont formés à partir de matière qui s'est effondrée sur des milliards d'années sous sa propre gravité, le nombre d'amas observés à l'heure actuelle est très sensible aux conditions cosmologiques et, en particulier, la quantité totale de matière.
Comme Boucle d'or, l'équipe a comparé le nombre d'amas de galaxies qu'ils ont mesuré avec les prédictions de simulations numériques pour déterminer quelle réponse était « juste ». Crédit :Mohamed Abdallah, UC Riverside.
"Un pourcentage plus élevé de matière se traduirait par plus de clusters, " a déclaré Abdullah. " Le défi de " Boucle d'or " pour notre équipe était de mesurer le nombre de clusters, puis de déterminer quelle réponse était " juste la bonne ". Mais il est difficile de mesurer avec précision la masse d'un amas de galaxies, car la majeure partie de la matière est sombre, nous ne pouvons donc pas la voir avec des télescopes."
Pour surmonter cette difficulté, l'équipe d'astronomes dirigée par l'UCR a d'abord développé "GalWeight", un outil cosmologique pour mesurer la masse d'un amas de galaxies en utilisant les orbites de ses galaxies membres. Les chercheurs ont ensuite appliqué leur outil aux observations du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) pour créer « GalWCat19, " un catalogue d'amas de galaxies accessible au public. Enfin, ils ont comparé le nombre d'amas dans leur nouveau catalogue avec des simulations pour déterminer la quantité totale de matière dans l'univers.
"Nous avons réussi à faire l'une des mesures les plus précises jamais réalisées en utilisant la technique des amas de galaxies, " a déclaré la co-auteur Gillian Wilson, professeur de physique et d'astronomie à l'UCR dans le laboratoire duquel travaille Abdullah. "De plus, c'est la première utilisation de la technique de l'orbite galactique qui a obtenu une valeur en accord avec celles obtenues par les équipes qui ont utilisé des techniques non amassées telles que les anisotropies du fond diffus cosmologique, oscillations acoustiques baryoniques, supernovae de type Ia, ou lentille gravitationnelle."
« Un énorme avantage de l'utilisation de notre technique d'orbite galactique GalWeight était que notre équipe a pu déterminer une masse pour chaque amas individuellement plutôt que de s'appuyer sur des données plus indirectes, Méthodes statistiques, " a déclaré le troisième co-auteur Anatoly Klypin, expert en simulations numériques et cosmologie.
En combinant leur mesure avec celles des autres équipes qui ont utilisé des techniques différentes, l'équipe dirigée par l'UCR a pu déterminer la meilleure valeur combinée, conclure que la matière représente 31,5 ± 1,3 % de la quantité totale de matière et d'énergie dans l'univers.
Le document de recherche s'intitule "Contraintes cosmologiques sur m et 8 à partir d'abondances de clusters à l'aide du catalogue SDSS optique-spectroscopique GalWCat19".
