De la matière ordinaire 'manquante' découverte par XMM-Newton

XMM-Newton, le télescope spatial fonctionnant dans le X de l'Agence spatiale européenne a découvert (ou vu) de la matière noire. Quand on sait que l'Univers est constitué de 5 % de matière baryonique, de 22 % de matière sombre et de 72 % d'énergie sombre, on comprend mieux la portée de cette découverte.

Matière

La plus grande partie de l'Univers est composée de matière noire. Il est constitué de 5 % de matière ordinaire, de 22 % de matière sombre et de 72 % d'énergie sombre. La matière ordinaire, dite baryonique, désigne toute la matière composée de particules élémentaires appelées baryons. En pratique, cela correspond aux protons, et aux neutrons, auxquels on adjoint implicitement les électrons (qui ne sont pas des baryons, mais des leptons) qui composent les atomes et les molécules et toutes les structures visibles dans l'univers observable (étoiles, galaxies, amas de galaxies, etc.).


Or, jusqu'à aujourd'hui, les galaxies découvertes jusqu'ici ne comptaient que pour la moitié de cette matière ordinaire, ou baryonique. Prédite par un modèle théorique formulé il y a moins de 10 ans, cette matière manquante devait exister entre les grandes structures de l'Univers, sous la forme de nuages de gaz aussi fin qu'extrêmement chaud et de très faible densité.

C'est exactement ce qu'on découverts une équipe d'astronomes utilisant XMM-Newton. Ils ont vu une sorte de pont de gaz reliant les 2 amas de galaxies Abell 222 et Abell 223, situés à quelque 2,3 milliards d'années de la Terre. La température du gaz est comprise entre 10 000 et un million de degrés. Il s'agit probablement de la partie la plus dense et la plus chaude du gaz diffus présent dans l'Univers, qui pourrait constituer environ la moitié de la matière ordinaire (baryonique).

Structure de l'Univers

Pour mieux comprendre la portée de cette découverte, il faut s'imaginer la structure de l'Univers en forme de toile d'araignée où la gravité ordonne la matière le long de fins filaments. Les régions les plus denses (les plus lumineuses) sont reliées entre elles par de longs filaments. Elles donneront naissance aux amas de galaxies.


C'est donc la première fois que des astronomes ont réussi à observer ces filaments de matière. Jusqu'à présent, seule l'observation des amas ou de ces régions denses était possible.

Le télescope spatial XMM-Newton

XMM-Newton a été lancé le 10 décembre 1999 par une fusée Ariane 5. Long de 10 m pour une masse de plus de 3 tonnes, il évolue depuis sur une orbite fortement elliptique qu'il décrit en 48 heures. Au plus près, il passe à 7000 km de la Terre et s'en éloigne jusqu'à 14.000 km. La grande sensibilité de l'instrument lui permet de découvrir à chaque pointage plusieurs dizaines de nouvelles sources X autour d'une cible principale.

XMM-Newton est équipé d'un ensemble de trois caméras CCD à rayons X, de deux spectromètres et d'un télescope optique capables d'observer simultanément leurs cibles depuis le rayonnement X jusqu'au domaine du visible en passant par l'ultraviolet. Les spectromètres révèlent la composition chimique des sources observées tout en étant capables de mesurer la température et le déplacement de ces mêmes sources.

Il s'agit de l'observatoire spatial de ce type le plus pointu jamais mis en service. A ce jour il a détecté plus de sources X que n'importe quel autre satellite.

En décembre 2005, l'Agence spatiale européenne a prolongé de 4 ans, jusqu'en 2010, l'activité opérationnelle des observatoires spatiaux XMM-Newton et Integral, un satellite fonctionnant dans le gamma.