Une grande partie de la matière ordinaire cachée de l’Univers semble enfin mieux localisée.
Attention à la confusion possible : il ne s'agit pas de matière noire. Cette matière n’est pas exotique, elle est composée des mêmes particules que les étoiles, les planètes et notre propre corps. Et pourtant, elle demeurait invisible jusqu'à maintenant.
Distribution simulée du gaz (en bleu, vert et jaune) autour des galaxies (points blancs sur l'image). L'étude révèle que le gaz dans notre Univers s'étend plus loin des galaxies que ne le prévoient la plupart des simulations, ce qui indique une forte activité de la part des galaxies ayant expulsé du gaz loin des groupes de galaxies.
Crédit : IllustrisTNG
Le problème existe depuis des décennies. Les mesures de l’Univers jeune indiquent la quantité de matière baryonique, celle formée notamment de protons et de neutrons. Pourtant, les étoiles, les galaxies et les nuages visibles n’en représentent qu’une petite fraction dans l’Univers actuel.
L’équipe associée à la collaboration CHIME/FRB s’est appuyée sur des sursauts radio rapides. Ces flashs d’ondes radio, très brefs et très lumineux, proviennent de galaxies lointaines. En traversant du gaz, leurs différentes longueurs d’onde arrivent avec un léger décalage mesurable.
Plus un signal traverse de matière ionisée, plus cet étalement temporel est marqué. Les chercheurs ont analysé 2 870 sursauts radio rapides détectés par le radiotélescope canadien CHIME. Ils ont ensuite comparé ces mesures avec la position de millions de galaxies recensées par l’instrument DESI.
Cette comparaison révèle une corrélation nette. Les régions où les galaxies sont nombreuses sont aussi entourées de davantage de matière baryonique diffuse. Le gaz ne se concentre pas près des galaxies. Il s’étend au contraire bien au-delà de leurs limites visibles.
Selon l’étude, cette matière peut être observée jusqu’à environ 4 millions d’années-lumière autour des galaxies. Cette distance dépasse les prévisions de nombreuses simulations. Elle indique que des processus énergétiques internes aux galaxies expulsent le gaz plus loin qu’attendu.
Les jets de trous noirs et les explosions d’étoiles peuvent participer à ce phénomène. Ces mécanismes propulsent du gaz hors des galaxies et modifient leur environnement. Le résultat ne résout pas toutes les questions sur la matière cosmique, mais il renseigne sur sa répartition.
La méthode pourrait devenir plus précise avec l’augmentation du nombre de sursauts radio détectés. Elle permet déjà de cartographier un gaz presque invisible autrement. Comprendre cette matière diffuse aide aussi à mieux décrire la formation des galaxies et leurs échanges avec l’espace qui les entoure.