Les astronomes découvrent l'emplacement de la matière baryonique manquante de l'univers
Depuis des décennies, une énigme cosmique intrigue les astronomes : où est passée toute la matière ordinaire ? C'est la matière dont nous sommes faits, les protons et les neutrons qui forment les atomes. Bien que les calculs indiquent qu'elle devrait constituer environ 5 % de l'univers, une partie importante semblait manquante, un problème qui semble maintenant avoir été résolu.
Une équipe d'astronomes du Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian (CfA) et du California Institute of Technology (Caltech) pense avoir identifié l'emplacement de cette matière insaisissable. Leurs conclusions, publiées dans Nature Astronomy, suggèrent qu'un nombre stupéfiant de trois quarts de la matière ordinaire réside dans les vastes espaces de faible densité entre les galaxies, existant sous forme de gaz chaud au sein de la toile cosmique.
Selon l'astronome du CfA, Liam Connor, le "problème des baryons manquants" ne consistait pas à remettre en question l'existence de la matière elle-même, mais plutôt son emplacement. Maintenant, grâce à l'utilisation de sursauts radio rapides (FRB), les scientifiques savent qu'une partie importante flotte entre les galaxies dans la toile cosmique.
Techniquement, la matière baryonique englobe tout ce qui est composé de protons et de neutrons, mais dans les contextes astronomiques, elle se réfère souvent à toute la matière atomique, à l'exclusion de la matière noire et de l'énergie noire. Bien qu'une partie de cette matière réside dans les étoiles et le milieu interstellaire au sein des galaxies, des recherches antérieures avaient suggéré que la partie restante existait sous forme de gaz dispersé dans le milieu intergalactique, l'espace entre les galaxies. Le défi ? Mesurer ce gaz diffus et ionisé est exceptionnellement difficile.
Dans cette nouvelle étude, l'équipe a exploité les FRB : des signaux radio incroyablement brefs, mais puissants, provenant de galaxies lointaines. Lorsque ces signaux traversent le milieu intergalactique, ils ralentissent. En mesurant méticuleusement ce ralentissement, les astronomes ont pu déduire la quantité de gaz que le signal avait traversée. Leur enquête a porté sur 60 FRB, provenant de distances comprises entre 11,74 millions d'années-lumière et environ 9,1 milliards d'années-lumière. Notamment, l'un de ces FRB, désigné FRB 20230521B, était le plus éloigné jamais enregistré.
L'analyse de ces FRB a fourni des preuves convaincantes qu'environ 76 % de toute la matière baryonique réside dans le milieu intergalactique (MIG), avec 15 % dans les halos galactiques et un pourcentage plus faible au sein des étoiles ou du gaz galactique froid. Bien que les simulations cosmologiques aient fait allusion à cette distribution, cette nouvelle recherche fournit des preuves observationnelles directes, mettant en lumière la dynamique de la matière à travers l'univers.
Connor utilise l'analogie d'un thermostat cosmique pour décrire les mouvements de cette matière baryonique. La gravité attire les baryons dans les galaxies, mais les trous noirs supermassifs et les étoiles en explosion peuvent les expulser, régulant ainsi la température. Les conclusions de cette étude suggèrent que ce mécanisme de rétroaction est très efficace, expulsant efficacement le gaz des galaxies vers le MIG.
L'astronome du Caltech et co-auteur Vikram Ravi souligne que les FRB nous permettent de percevoir la structure et la composition de l'Univers sous un jour entièrement nouveau, car ces brefs éclairs permettent aux scientifiques de retracer la matière invisible qui remplit les espaces entre les galaxies.
Alors que des télescopes de plus en plus avancés entrent en service, promettant de détecter des milliers de FRB supplémentaires, on ne peut qu'imaginer quels autres énigmes cosmiques pourraient bientôt être résolues.
Source: Gizmodo