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Cette quête pourrait enfin aboutir grâce à une découverte majeure impliquant des halos de gaz hydrogène ionisé autour des galaxies.
Une équipe internationale a utilisé une méthode innovante pour détecter ce gaz invisible. En superposant les images de plus d'un million de galaxies, ils ont pu observer des variations subtiles dans le fond cosmique micro-onde. Ces variations révèlent la présence d'un halo de gaz bien plus étendu que prévu autour des galaxies.
Représentation artistique du halo de gaz hydrogène chaud entourant la Voie lactée et deux galaxies satellites, les Nuages de Magellan. Ce halo contient suffisamment de gaz pour résoudre le mystère de la matière manquante.
Crédit: NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Ohio State/A Gupta et al
Les chercheurs ont exploité l'effet Sunyaev-Zel'dovich cinématique, une technique permettant de mesurer la diffusion des électrons dans le gaz ionisé. Cette approche a permis de cartographier la distribution du gaz autour des galaxies avec une précision inédite. Les résultats suggèrent que les trous noirs supermassifs au centre des galaxies jouent un rôle clé dans la dispersion de ce gaz.
Les simulations actuelles de formation des galaxies pourraient nécessiter des ajustements majeurs. Les nouveaux modèles devront intégrer cette activité plus intense des trous noirs, qui expulsent le gaz bien au-delà des limites précédemment estimées. Cette découverte ouvre également de nouvelles perspectives pour l'étude de la structure à grande échelle de l'Univers.
L'équipe a collaboré avec des chercheurs du monde entier, utilisant des données du Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) et du télescope cosmologique d'Atacama (ACT). Ces instruments ont fourni des mesures précises du fond cosmique micro-onde et des galaxies étudiées. Les résultats sont en cours de révision par les pairs pour publication dans Physical Review Letters.
Cette découverte résout un conflit majeur entre les observations astronomiques et les modèles cosmologiques. Elle montre que la matière manquante était sous nos yeux, mais sous une forme trop diffuse pour être détectée avec les méthodes traditionnelles. Les implications pour la cosmologie sont vastes, notamment pour comprendre la distribution de la matière dans l'Univers.
Les prochaines étapes incluent des analyses plus poussées avec des simulations pour affiner ces résultats. Les chercheurs espèrent également utiliser cette technique pour sonder l'Univers primordial. Cela pourrait fournir des indices précieux sur les lois de la physique aux premiers instants de l'Univers.
Qu'est-ce que l'effet Sunyaev-Zel'dovich cinématique ?
L'effet Sunyaev-Zel'dovich cinématique est un phénomène où les photons du fond cosmique micro-onde sont diffusés par les électrons dans le gaz ionisé. Cette diffusion provoque de légères variations de température dans le fond cosmique, révélant la présence et la distribution du gaz.
Cet effet permet aux astronomes de détecter des structures de gaz trop froides et trop diffuses pour être observées directement. Il est particulièrement utile pour étudier le milieu intergalactique chaud, une composante majeure mais difficile à observer de l'Univers.
Les mesures de cet effet nécessitent des instruments extrêmement sensibles, comme le télescope cosmologique d'Atacama. Les données recueillies peuvent ensuite être analysées pour cartographier la distribution du gaz autour des galaxies et entre elles.
Pourquoi les trous noirs supermassifs expulsent-ils du gaz ?
Les trous noirs supermassifs au centre des galaxies peuvent devenir très actifs, avalant de grandes quantités de matière. Cette activité génère des jets de particules et des vents puissants qui expulsent le gaz environnant loin du centre galactique.
Ce processus, appelé rétroaction galactique, joue un rôle crucial dans la régulation de la formation des étoiles. En expulsant le gaz, les trous noirs limitent la quantité de matière disponible pour former de nouvelles étoiles, influençant ainsi l'évolution des galaxies.
Les nouvelles observations suggèrent que cette rétroaction est plus vigoureuse et étendue que prévu. Les trous noirs pourraient être actifs à différents stades de leur vie, pas seulement pendant leur phase de croissance initiale.