Image optique du système Abell 3391/95 prise avec la caméra DECam. L’image eROSITA (plus sombre = densité de gaz plus élevée) et les contours radio (jaune) du télescope ASKAP sont superposés. Crédit: Reiprich et al., Astronomie et astrophysique

Plus de la moitié de la matière de notre univers nous est jusqu’à présent restée cachée. Cependant, les astrophysiciens avaient une idée de l’endroit où cela pourrait être: dans les soi-disant filaments, des structures filiformes insondables de gaz chaud qui entourent et relient les galaxies et les amas de galaxies. Une équipe dirigée par l’Université de Bonn a observé pour la première fois un filament de gaz d’une longueur de 50 millions d’années-lumière. Sa structure est étonnamment similaire aux prédictions des simulations informatiques. L’observation confirme donc aussi nos idées sur l’origine et l’évolution de notre univers. Les résultats sont publiés dans la revue Astronomie et astrophysique.

Nous devons notre existence à une infime aberration. Il y a à peu près exactement 13,8 milliards d’années, le Big Bang eu lieu. C’est le début de l’espace et du temps, mais aussi de toute matière qui compose notre univers aujourd’hui. Bien qu’il ait été initialement concentré à un moment donné, il s’est développé à une vitesse vertigineuse – un gigantesque nuage de gaz dans lequel la matière était presque uniformément répartie.

Presque, mais pas complètement: dans certaines régions, le nuage était un peu plus dense que dans d’autres. Et pour cette seule raison, il existe aujourd’hui des planètes, des étoiles et des galaxies. En effet, les zones les plus denses ont exercé des forces gravitationnelles légèrement plus élevées, qui ont attiré le gaz de leur environnement vers elles. De plus en plus de matière s’est donc concentrée dans ces régions au fil du temps. L’espace entre eux, cependant, est devenu de plus en plus vide. Au cours de 13 bons milliards d’années, une sorte de structure d’éponge s’est développée: de grands «trous» sans aucune matière, avec des zones intermédiaires où des milliers de galaxies sont rassemblées dans un petit espace, appelé amas de galaxies.

Image radiographique eROSITA du système Abell 3391/95

Image fixe d’une simulation montrant la distribution des gaz chauds (à gauche), comparée à l’image radiographique eROSITA du système Abell 3391/95 (à droite). Crédit: Reiprich et al., Astronomie et astrophysique

Fine toile de fils de gaz

Si cela arrivait vraiment de cette façon, les galaxies et les amas devraient toujours être reliés par des restes de ce gaz, comme les fils très fins d’une toile d’araignée. «Selon les calculs, plus de la moitié de toute la matière baryonique de notre univers est contenue dans ces filaments – c’est la forme de matière dont les étoiles et les planètes sont composées, tout comme nous-mêmes», explique le professeur Thomas Reiprich de la Institut Argelander d’astronomie de l’Université de Bonn. Pourtant, il a jusqu’à présent échappé à notre regard: en raison de l’énorme expansion des filaments, la matière qu’ils contiennent est extrêmement diluée: elle ne contient que dix particules par mètre cube, ce qui est bien moins que le meilleur vide que nous puissions créer sur Terre.

READ  Les astronomes remarquent la mort d'une galaxie lointaine pour la première fois

Cependant, avec un nouvel instrument de mesure, le télescope spatial eROSITA, Reiprich et ses collègues ont pu rendre le gaz entièrement visible pour la première fois. «EROSITA dispose de détecteurs très sensibles pour le type de rayonnement X qui émane du gaz contenu dans les filaments», explique Reiprich. «Il possède également un large champ de vision – comme un objectif grand angle, il capture une partie relativement importante du ciel en une seule mesure et à une très haute résolution.» Cela permet de prendre des images détaillées d’objets aussi énormes que des filaments dans un temps relativement court.

Image eROSITA du système Abell 3391/95

Dans cette vue de l’image eROSITA (à droite; à gauche encore une simulation pour comparaison), les zones très faibles de gaz mince sont également visibles. Crédit: à gauche: Reiprich et al., Space Science Reviews, 177, 195; à droite: Reiprich et al., Astronomy & Astrophysics

Confirmation du modèle standard

Dans leur étude, les chercheurs ont examiné un objet céleste appelé Abell 3391/95. Il s’agit d’un système de trois amas de galaxies, à environ 700 millions d’années-lumière de nous. Les images eROSITA montrent non seulement les amas et de nombreuses galaxies individuelles, mais également les filaments de gaz reliant ces structures. Le filament entier mesure 50 millions d’années-lumière. Mais c’est peut-être encore plus énorme: les scientifiques supposent que les images ne montrent qu’une section.

«Nous avons comparé nos observations aux résultats d’une simulation qui reconstruit l’évolution de l’univers», explique Reiprich. «Les images eROSITA sont étonnamment similaires aux graphiques générés par ordinateur. Cela suggère que le modèle standard largement accepté pour l’évolution de l’univers est correct. » Plus important encore, les données montrent que la matière manquante est probablement cachée dans les filaments.

READ  La science de la construction de châteaux de sable mystérieusement expliquée depuis 150 ans par «l'équation de Kelvin» est enfin comprise

Reiprich est également membre du Transdisciplinary Research Area (TRA) «Building blocks of material and fondamentale interactions» de l’Université de Bonn. Dans six EMR différents, des scientifiques des facultés et des disciplines les plus diverses se réunissent pour travailler en collaboration sur des sujets de recherche pertinents pour l’avenir de l’Université d’excellence.

Référence: «Le système d’amas de galaxies Abell 3391/95. Un filament à émission moyenne intergalactique de 15 Mpc, un pont de gaz chaud, des amas de matière infaillante et (ré) accéléré plasma découvert en combinant les données SRG / eROSITA avec les données ASKAP / EMU et DECam »par TH Reiprich, A. Veronica, F. Pacaud, ME Ramos-Ceja, N. Ota, J. Sanders, M. Kara, T. Erben, et al ., Accepté, Astronomie et astrophysique.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202039590

Institutions participantes et financement:

Près de 50 scientifiques d’institutions en Allemagne, aux États-Unis, en Suisse, au Chili, en Australie, en Espagne, en Afrique du Sud et au Japon ont participé à l’étude.

eROSITA a été développé grâce au financement de la société Max Planck et du centre aérospatial allemand (DLR). Le télescope a été lancé dans l’espace l’année dernière à bord d’un satellite russo-allemand dont la construction a été soutenue par l’agence spatiale russe Roskosmos. Ce travail a également utilisé la caméra Dark Energy (DECam) sur le télescope Víctor M. Blanco de 4 mètres à l’Observatoire interaméricain de Cerro Tololo, un programme du NOIRLab de la NSF et le télescope Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), construit et exploité par le CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization). L’étude actuelle a été financée par plusieurs organismes de financement de la recherche dans les pays participants.

READ  Célèbre photo d'Earthrise prise la veille de Noël | Monde humain