Des nuages diffus de matière « manquante » entourent la plupart des galaxies
Des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT), dans le cadre de la collaboration CHIME/FRB, ont mis au jour des indices concernant la matière manquante dans l’univers, en utilisant des signaux radio provenant de galaxies éloignées. Ce développement permet de mieux comprendre la répartition de la matière baryonique, qui représente une partie essentielle de la matière observable de l’univers.
Depuis des décennies, les astrophysiciens se heurtent à une énigme cosmique : les estimations sur la quantité de matière présente dans l’univers primordial indiquent qu’environ 83 % de la matière était constituée de matière noire invisible, tandis que la matière ordinaire représente le reste. Cependant, les observations actuelles ne montrent qu’une fraction de cette matière dans les étoiles et les galaxies. La question demeure : où se trouve la matière ordinaire manquante ?
La méthode développée par l’équipe du MIT consiste à analyser les signaux de sursauts radio rapides (FRB), qui sont des éclats de radio extrêmement brillants émis par des phénomènes énergétiques lointains. En mesurant le degré de « flou » des signaux FRB, les chercheurs ont pu déterminer la quantité de matière manquante que ces signaux traversent. Ils ont découvert que cette matière se trouve dans des nuages diffus entourant les groupes de galaxies, s’étendant à des distances bien plus grandes que prévu.
Haochen Wang, étudiant diplômé au Kavli Institute for Astrophysics and Space Research du MIT, a déclaré : « Nous constatons que, dans l’ensemble, là où il y a plus de galaxies, il y a également plus de matière manquante autour d’elles. » Les résultats, publiés dans la revue Physical Review Letters, suggèrent que des processus énergétiques tels que les jets de trous noirs et les étoiles explosant pourraient expulser cette matière à de plus grandes échelles que ce qui était précédemment estimé.
La majorité de la matière observable dans l’univers est constituée de baryons, des particules subatomiques qui incluent les protons et les neutrons. Les scientifiques estiment que seulement 17 % de l’univers primordial était composé de cette matière baryonique. Actuellement, la masse totale des étoiles, galaxies et nuages galactiques ne représente qu’environ un dixième de la matière baryonique existante à l’époque du Big Bang.
Pour leur étude, les chercheurs ont croisé des milliers de mes de FRB avec les emplacements de millions de galaxies, utilisant des données provenant du Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) et du Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Ils ont analysé 2 870 signaux FRB, mesurant la déformation de chaque signal à différentes longueurs d’onde pour évaluer la quantité de matière traversée.
Leurs analyses ont révélé que la matière baryonique manquante est dispersée autour des galaxies et des amas de galaxies, plutôt que de se regrouper en une masse dense. « Une galaxie me peut-être quelques centaines de milliers d’années-lumière de large, et nous avons trouvé de la matière manquante jusqu’à environ 4 millions d’années-lumière », a noté Kiyoshi Masui, professeur associé de physique au MIT.
Ces découvertes ouvrent la voie à une meilleure compréhension de la formation des galaxies et de leur interaction avec l’environnement. La méthode employée pour détecter la matière manquante à l’aide des FRB pourrait s’améliorer à me que de nouvelles données seront disponibles.
Source : MIT News
