Des scientifiques de l’Institut d’astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris-Saclay) auraient pour la première fois mis en évidence la matière cachée grâce à une étude statistique innovante de données âgées de 20 ans.

À la découverte de la matière cachée de l'univers
À la découverte de la matière cachée de l'univers © Getty / Nikolay Pandev

Des scientifiques de l’Institut d’astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris-Saclay) auraient pour la première fois mis en évidence la fameuse matière cachée grâce à une étude statistique innovante de données âgées de 20 ans. Leurs résultats sont publiés dans Astronomy & Astrophysics le 6 novembre 2020. 

Les astrophysiciens estiment que près de 40 % de la matière ordinaire qui constitue les étoiles, planètes et galaxies demeure inobservée,  cachée sous la forme d’un gaz chaud dans les méandres de la toile cosmique.   Cette  grosse partie de la matière la plus ordinaire, celle constituée d'atomes ,  des "baryons", dans le jargon de la physique des particules -manquait à l'appel, sans qu'aucun télescope parvienne à la détecter. C'est chose faite. 

Les galaxies se distribuent dans l’univers sous la forme d’un réseau complexe de nœuds connectés entre eux par des filaments, eux même espacés par des vides. C’est ce qu’on appelle la toile cosmique. Ses filaments renfermeraient la quasi-totalité de la matière ordinaire, appelée baryonique, sous la forme d’un gaz diffus et chaud. Mais le faible signal provenant de cette phase clairsemée de gaz fait qu’en pratique, 40 à 50 % des baryons manquent à l’appel. Les baryons sont des particules formées de trois quarks, comme les protons et les neutrons. Ils composent les atomes et les molécules et toutes les structures visibles dans l'univers observable (étoiles, galaxies, amas de galaxies, etc.). Les baryons « manquants », inobservés jusqu’à maintenant sont à distinguer de la matière noire, composée de matière non baryonique, de nature inconnue.

Ce sont ces baryons manquants, cachés dans la structure filamentaire de la toile cosmique, que traquent Nabila Aghanim, chercheuse du CNRS à l’Institut d’astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris-Saclay), Hideki Tanimura, son post-doctorant, et leurs collègues. Dans une nouvelle étude, financée par le projet ERC ByoPiC, ils font état d’une analyse statistique qui révèle pour la première fois l’émission, dans le domaine des rayons X, de baryons chauds peuplant les filaments. Ce résultat se fonde sur l’empilement du signal dans le domaine des rayons X, issu du relevé ROSAT2, d’environ 15 000 filaments cosmiques de grande taille, identifiés dans le relevé de galaxies SDSS3. L’équipe a ainsi tiré parti de la coïncidence spatiale entre la position des filaments et l’émission X qui y est associée pour apporter des preuves tangibles de la présence du gaz chaud dans la toile cosmique et en mesurer pour la première fois la température.

Ce résultat conforte de précédentes analyses de la même équipe de recherche, fondées sur des détections indirectes du gaz chaud dans la toile cosmique via son effet sur le rayonnement fossile. Il ouvre la voie à des études plus détaillées qui permettront grâce à des données de meilleure qualité de tester l’évolution du gaz dans la structure filamentaire de la toile cosmique.

Avec 

  • Nabila Aghanim, directrice de recherche au CNRS,  astrophysicienne et cosmologiste, spécialiste de l'interprétation du rayonnement fossile,  médaille d’argent et de bronze du CNRS.
Programmation musicale
L'équipe
Ce contenu n'est pas ouvert aux commentaires.