Estimation des paramètres cosmologiques grâce aux amas de galaxies

Publié par Adrien le 10/05/2021 à 09:00
Source: CNRS INSU
Les amas de galaxies comptent parmi les structures les plus grandes et massives de l'Univers. Ils sont constitués de plusieurs dizaines à plusieurs milliers de galaxies contenues à l'intérieur de vastes halos de matière noire. Au cours de l'expansion de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.), les fusions successives de halos de matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre), traduction de l’anglais...), dans lesquels le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) baryonique collapse pour former les étoiles et les galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...) que nous observons aujourd'hui, conduisent à la formation de ces grandes structures. C'est pourquoi l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) des amas peut renseigner sur les propriétés globales de l'Univers et permettre d'estimer les paramètres cosmologiques telle que la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) cosmique de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...), l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) des fluctuations de densité primordiale, et le taux d'expansion cosmique.


Contours de vraisemblance délimitant les combinaisons de valeurs des paramètres cosmologiques (densité de matière cosmique Wm, et amplitude des fluctuations de densité s8) en accord avec les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...), respectivement avec une probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un...) de 68 % (contours internes) et 95 % (contours externes).

Les résultats de l'analyse basée sur les mesures de dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un...) de la distribution de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) dans les amas (en combinaison (Une combinaison peut être :) avec la fraction de gaz des amas et le BAO) correspondent aux contours en trait plein noir, ceux obtenus à partir des comptages des amas par Planck-SZ (en combinaison avec les contraintes de la Nucléosynthèse Primordiale (La nucléosynthèse primordiale est une théorie d'astrophysique qui permet d'expliquer...) et le BAO) correspondent aux contours en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs...) clair et foncé, ceux de l'analyse des cartes du fond diffus cosmologique (Le fond diffus cosmologique est le nom donné au rayonnement électromagnétique issu...) de Planck en rouge-jaune, et ceux issus des analyses de la structuration de la matière à partir des mesures de cisaillement gravitationnel de galaxies en beige clair et foncé.

La réalisation de plusieurs relevés d'amas de galaxies (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la...) ces dernières années a permis d'estimer les paramètres cosmologiques à partir de comptages du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) d'amas observés à différentes distances cosmologiques. De façon surprenante, la plupart de ces études ont trouvé des valeurs légèrement inférieures à celles issues de l'analyse des cartes du fond diffus cosmologique (CMB) du satellite Planck (Planck est un satellite artificiel de l'Agence spatiale européenne qui doit être lancé en...). Cependant, il se peut que plusieurs effets systématiques inhérents aux mesures de comptage d'amas soient à l'origine de ce désaccord.

Une équipe de chercheurs de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique...) et de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) national d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) de Bologne (Bologne est une ville italienne d'environ 375 000 habitants, située dans le nord-est du...) vient de publier les résultats d'une analyse cosmologique basée sur une nouvelle méthode, spécifiquement conçue pour limiter l'impact des effets systématiques. Cette technique repose sur la mesure du niveau de dispersion ("sparsity") de la distribution de la masse à l'intérieur des amas. En utilisant les mesures effectuées sur un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou...) de 317 amas, les chercheurs ont pu estimer les paramètres cosmologiques avec une précision comparable à celle d'autres méthodes standards en cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système...). Les résultats concordent avec ceux du CMB de Planck.

L'utilisation de la "sparsity" ouvre de nouvelles pistes d'étude sur les propriétés des amas de galaxies. Dans le futur, l'analyse de très grands échantillons, comme ceux attendus par le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) spatial Euclid, permettront des estimations encore plus précises des paramètres cosmologiques.

En savoir plus:
Cosmological Constraints from Galaxy Cluster Sparsity, Cluster Gas Mass Fraction, and Baryon (Un baryon est, en physique des particules, une catégorie de particules, dont les...) Acoustic Oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à...) Data - The Astrophysical Journal, Volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) 911, Number 2.
Pier-Stefano Corasaniti, Mauro Sereno and Stefano Ettori.
https://doi.org/10.3847/1538-4357/abe9a4
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