Des scientifiques localisent la matière ordinaire manquante autour des galaxies

Les astronomes ont enfin localisé la matière « ordinaire » manquante de l'univers, résolvant un mystère cosmique vieux de plusieurs décennies. En utilisant les observations du télescope CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment), les chercheurs ont identifié des nuages diffus de gaz chaud entourant les galaxies, qui représentent la matière baryonique qui avait longtemps échappé à la détection. Cette matière ordinaire, composée de protons et de neutrons, était prédite par les modèles cosmologiques mais n'avait pas été directement observée dans les quantités attendues jusqu'à présent.

Cette découverte affecte notre compréhension fondamentale de la composition de l'univers. La matière baryonique – la matière des étoiles, des planètes et des êtres vivants – ne représente qu'environ 5 % de l'univers, le reste étant constitué de matière noire et d'énergie noire. Cependant, même dans cette petite fraction, près de la moitié était manquante dans les relevés d'étoiles et de galaxies. Les nuages de gaz nouvellement découverts, extrêmement diffus et chauds (environ 1 million de degrés Celsius), entourent des galaxies comme la Voie lactée et s'étendent bien au-delà de leurs disques visibles.

Cela est important car cela confirme une prédiction clé du modèle standard de la cosmologie, selon laquelle la matière baryonique devrait être distribuée dans un réseau de filaments entre les galaxies. Le télescope CHIME, situé en Colombie-Britannique, au Canada, a détecté la matière manquante en observant les sursauts radio rapides (FRB) – de brèves et puissantes impulsions d'ondes radio provenant de galaxies lointaines. Lorsque ces FRB traversent le gaz chaud, leurs signaux sont retardés à certaines fréquences, révélant la présence et la densité du gaz.

Les chiffres spécifiques de l'étude incluent que la matière manquante a été trouvée dans le milieu circumgalactique (CGM) des galaxies, avec des densités conformes aux attentes théoriques. La recherche, publiée dans la revue Nature, a utilisé les données de CHIME et du projet CHIME/FRB (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment/Fast Radio Burst). L'équipe a analysé 13 FRB pour cartographier la distribution des électrons le long de leurs trajets, constatant que le CGM contient suffisamment de baryons pour expliquer la fraction manquante.

Contexte : La recherche des baryons manquants dure depuis plus de 20 ans. Les tentatives précédentes utilisant des observations aux rayons X et ultraviolets n'avaient trouvé qu'environ la moitié des baryons attendus dans l'univers local. Le télescope CHIME, qui a commencé ses opérations en 2017, a été conçu pour cartographier l'hydrogène neutre et détecter les FRB, ce qui le rend particulièrement adapté à cette tâche.

Prochaines étapes : Les chercheurs prévoient d'utiliser davantage de FRB pour affiner leurs mesures et cartographier la matière manquante plus en détail. De futurs télescopes comme le Square Kilometre Array (SKA) pourraient confirmer ces résultats et explorer le rôle du CGM dans l'évolution des galaxies. Cette découverte ouvre également de nouvelles voies pour étudier la structure à grande échelle de l'univers et les processus qui régissent la formation des galaxies.