La tête dans les étoiles, à la recherche de la matière manquante

La tête perdue dans les étoiles, à observer les constellations un soir d’été. Nous l’avons tous fait au moins une fois au cours de notre vie. Mais vous êtes-vous déjà demandé si ce que nous voyons est tout ce qu’il y a - Et si nos yeux ne voyaient qu’une partie de la matière ordinaire - étoiles, planètes, galaxies - qui compose notre univers ?

Les scientifiques estiment que près de 40 % de cette matière demeure inobservée et ce même avec le plus puissant des télescopes. Grâce à un financement du Conseil Européen de la Recherche, Nabila Aghanim cosmologiste et Directrice de recherche à l’Institut d’astrophysique spatiale (IAS -Université Paris-Sud/CNRS) et son équipe pourraient apporter des éléments de réponses à ce mystère qui taraude les cosmologistes et astrophysiciens depuis des décennies.

L’univers peut être représenté sous la forme d’une toile d’araignée géante connue sous le nom de la toile cosmique. Cette toile est composée de noeuds connectés entre eux par des filaments qui constituent le squelette de notre univers et où flottent des particules à l’origine des étoiles et galaxies que les astrophysiciens appellent la matière baryonique. Cette matière inclut les atomes et la quasi-totalité de la matière ordinaire.

Ces baryons, dans leurs états froids et denses, représentent moins de 10 % du total de la matière observable dans l’univers principalement sous la forme d’étoiles et de galaxies. Peu d’informations existent concernant les baryons chauds ionisés, ce qui constitue une véritable énigme pour les cosmologistes et astrophysiciens. Certains théoriciens pensent trouver 40 à 50 % des baryons manquants dans le milieu intergalactique chaud - une phase clairsemée de gaz chaud situé entre les galaxies.

Le faible signal provenant de ces baryons chauds situé dans des environnements peu denses, combiné au manque de données de qualité suffisante et couvrant des larges étendues de notre cosmos rendent l’étude des baryons manquants extrêmement difficile. Grâce à des financements européens, Nabila Aghanim conduit, au sein de l’IAS, le projet ByoPic qui vise à fournir une toute nouvelle cartographie de la toile cosmique grâce à la détection et à l’évaluation des propriétés physiques des baryons chauds.

Avec son équipe, elle a récemment fait état des premières analyses statistiquement signifiantes des données provenant du satellite ’ Planck ’ de l’Agence Spatiale Européenne (ESA). L’équipe a ainsi découvert des preuves tangibles de la présence de grandes quantités de gaz chaud qui pourraient constituer jusqu’à 50 % de la matière baryonique ’ invisible ’ ou ’ cachée ’.

Leurs résultats se basent sur l’analyse (statistique) d’un grand échantillon d’environ 600 superamas de galaxies. En empilant les signaux provenant de ces 600 superamas, Nabila Aghanim et son équipe ont pu optimiser l’utilisation des données fournies par le satellite Planck et tirer parti de la coïncidence spatiale et des relations physiques entre les baryons froids et chauds pour détecter les baryons manquants dans la toile cosmique.

La publication de ces résultats est une première étape vers une analyse intégrée des données pour reconstruire l’ensemble de la toile cosmique telle que tracée par les baryons chauds et les galaxies.
Les chercheurs espèrent ainsi apporter une nouvelle lecture sur le contenu en gaz chaud de la toile cosmique, sa distribution et ses propriétés physiques.

Reference
Detection of intercluster gas in superclusters using the thermal Sunyaev-Zel’dovich effect, Tanimura, H.; Aghanim, N.; Douspis, M. , Beelen, A.; Bonjean, V. (2019 A&A, 625, 67)


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