Les astronomes utilisant l'observatoire spatial XMM-Newton de l'ESA ont sondé les halos remplis de gaz autour des galaxies dans le but de trouver de la matière "manquante" qui y résiderait. mais sont arrivés les mains vides – alors où est-il ?

Toute la matière de l'univers existe sous la forme de matière «normale» ou de matière noire notoirement insaisissable et invisible, avec ce dernier environ six fois plus prolifique.

Avec curiosité, les scientifiques qui ont étudié les galaxies proches ces dernières années ont découvert qu'elles contiennent trois fois moins de matière normale que prévu, avec notre propre galaxie de la Voie Lactée contenant moins de la moitié de la quantité attendue.

"Cela a longtemps été un mystère, et les scientifiques ont consacré beaucoup d'efforts à la recherche de cette matière manquante, " dit Jiangtao Li de l'Université du Michigan, ETATS-UNIS, et auteur principal d'un nouvel article.

"Pourquoi n'est-ce pas dans les galaxies - ou est-ce là, mais nous ne le voyons tout simplement pas? Si ce n'est pas là, où est-ce? Il est important que nous résolvions cette énigme, car c'est l'une des parties les plus incertaines de nos modèles de l'univers primitif et de la formation des galaxies."

Plutôt que de se trouver dans la majeure partie de la galaxie, la pièce peut être observée optiquement, les chercheurs ont pensé qu'il pourrait plutôt se trouver dans une région de gaz chaud qui s'étend plus loin dans l'espace pour former le halo d'une galaxie.

Ces chauds, des halos sphériques ont déjà été détectés, mais la région est si faible qu'elle est difficile à observer en détail - son émission de rayons X peut se perdre et ne plus être distinguée du rayonnement de fond. Souvent, les scientifiques observent une petite distance dans cette région et extrapolent leurs résultats, mais cela peut entraîner des résultats peu clairs et variables.

Jiangtao et ses collègues voulaient mesurer le gaz chaud sur de plus grandes distances à l'aide de l'observatoire spatial à rayons X XMM-Newton de l'ESA. Ils ont examiné six galaxies spirales similaires et ont combiné les données pour créer une galaxie avec leurs propriétés moyennes.

"En faisant cela, le signal de la galaxie devient plus fort et le fond de rayons X se comporte mieux, " ajoute le co-auteur Joel Bregman, également de l'Université du Michigan.

"Nous avons alors pu voir l'émission de rayons X environ trois fois plus loin que si nous observions une seule galaxie, ce qui a rendu notre extrapolation plus précise et fiable."

Les galaxies spirales massives et isolées offrent la meilleure chance de rechercher la matière manquante. Ils sont assez massifs pour chauffer le gaz à des températures de millions de degrés afin qu'ils émettent des rayons X, et ont largement évité d'être contaminés par d'autres matériaux lors de la formation d'étoiles ou d'interactions avec d'autres galaxies.

Toujours manquant

Les résultats de l'équipe ont montré que le halo entourant les galaxies comme celles observées ne peut finalement pas contenir toute la matière manquante. Malgré l'extrapolation à près de 30 fois le rayon de la Voie lactée, près des trois quarts du matériel attendu manquaient encore.

Il existe deux principales théories alternatives quant à l'endroit où il pourrait être :soit il est stocké dans une autre phase gazeuse qui est mal observée - peut-être une phase plus chaude et plus ténue ou une phase plus froide et plus dense - ou dans une parcelle d'espace qui n'est pas couvert par nos observations actuelles ou émet des rayons X trop faiblement pour être détectés.

Dans les deux cas, puisque les galaxies ne contiennent pas assez de matière manquante, elles l'ont peut-être éjectée dans l'espace, peut-être entraîné par des injections d'énergie provenant d'étoiles en explosion ou par des trous noirs supermassifs.

"Ce travail est important pour aider à créer des modèles de galaxies plus réalistes, et à son tour nous aider à mieux comprendre comment notre propre galaxie s'est formée et a évolué, " dit Norbert Schartel, Scientifique du projet ESA XMM-Newton. "Ce genre de découverte n'est tout simplement pas possible sans l'incroyable sensibilité de XMM-Newton."

"À l'avenir, les scientifiques peuvent ajouter encore plus de galaxies à nos échantillons d'étude et utiliser XMM-Newton en collaboration avec d'autres observatoires de haute énergie, tels que le prochain télescope avancé de l'ESA pour l'astrophysique des hautes énergies, Athéna, pour sonder l'étendue, parties à faible densité des bords extérieurs d'une galaxie, alors que nous continuons à percer le mystère de la matière manquante de l'univers."