Dans les années 1960, les astronomes ont commencé à remarquer que l'Univers semblait manquer de masse. Entre les observations en cours du cosmos et la théorie de la relativité générale, ils ont déterminé qu'une grande partie de la masse dans l'Univers devait être invisible. Mais même après l'inclusion de cette «matière noire», les astronomes ne pouvaient encore représenter qu'environ les deux tiers de toute la matière visible (aka. Baryonique).
Cela a donné naissance à ce que les astrophysiciens ont surnommé le «problème du baryon manquant». Mais enfin, les scientifiques ont découvert ce qui pourrait très bien être la dernière matière normale manquante dans l'Univers. Selon une étude récente d'une équipe de scientifiques internationaux, cette matière manquante est constituée de filaments d'oxygène gazeux hautement ionisé qui se trouve dans l'espace entre les galaxies.
L'étude, intitulée «Observations des baryons manquants dans le milieu intergalactique chaud-chaud», a récemment paru dans la revue scientifique La nature. L'étude a été dirigée par Fabrizio Nicastro, chercheur à l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) à Rome, et comprenait des membres de l'Institut néerlandais SRON de recherche spatiale, du Centre Harvard-Smithsonian pour l'astrophysique (CfA), de l'Instituto de Astronomia Universidad Nacional Autonoma de Mexico, l'Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, l'Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) et plusieurs universités.
Pour les besoins de leur étude, l'équipe a consulté les données d'une série d'instruments pour examiner l'espace près d'un quasar appelé 1ES 1553. Les quasars sont des galaxies extrêmement massives avec des noyaux galactiques actifs (AGN) qui émettent d'énormes quantités d'énergie. Cette énergie est le résultat de l'accumulation de gaz et de poussières sur des trous noirs supermassifs (SMBH) au centre de leurs galaxies, ce qui fait que les trous noirs émettent des radiations et des jets de particules surchauffées.
Dans le passé, les chercheurs pensaient que de la matière normale de l'Univers, environ 10% étaient liés aux galaxies tandis que 60% existaient dans des nuages de gaz diffus qui remplissent les vastes espaces entre les galaxies. Cependant, 30% de la matière normale sont toujours portés disparus. Cette étude, qui a été l'aboutissement d'une recherche de 20 ans, a cherché à déterminer si les derniers baryons pouvaient également être trouvés dans l'espace intergalactique.
Cette théorie a été suggérée par Charles Danforth, associé de recherche à CU Boulder et co-auteur de cette étude, dans un article de 2012 publié dans Le journal astrophysique - intitulé «Le recensement des baryons dans un milieu intergalactique polyphasique: 30% des baryons peuvent encore manquer». Dans ce document, Danforth a suggéré que les baryons manquants étaient susceptibles d'être trouvés dans le milieu intergalactique chaud-chaud (WHIM), un motif semblable à une toile dans l'espace qui existe entre les galaxies.
Comme Michael Shull - professeur de sciences astrophysiques et planétaires à l'Université du Colorado Boulder et l'un des co-auteurs de l'étude - l'a indiqué, ce terrain sauvage semblait être l'endroit idéal pour regarder. "C'est là que la nature est devenue très perverse. ," il a dit. "Ce milieu intergalactique contient des filaments de gaz à des températures allant de quelques milliers de degrés à quelques millions de degrés."
Pour tester cette théorie, l'équipe a utilisé les données du Cosmic Origins Spectrograph (COS) sur le télescope spatial Hubble pour examiner le WHIM près du quasar 1ES 1553. Ils ont ensuite utilisé la mission multi-miroirs à rayons X de l'Agence spatiale européenne (ESA) ( XMM-Newton) pour rechercher de plus près les signes des baryons, qui sont apparus sous la forme de jets d'oxygène hautement ionisés chauffés à des températures d'environ 1 million ° C (1,8 million ° F).
Tout d'abord, les chercheurs ont utilisé le COS sur le télescope spatial Hubble pour avoir une idée de l'endroit où ils pourraient trouver les baryons manquants dans le WHIM. Ensuite, ils se sont installés sur ces baryons en utilisant le satellite XMM-Newton. Aux densités enregistrées, l'équipe a conclu que, extrapolé à l'ensemble de l'Univers, ce gaz oxygène superionisé pouvait représenter les 30% de la matière ordinaire.
Comme l'a indiqué le professeur Shull, ces résultats non seulement résolvent le mystère des baryons manquants, mais pourraient également éclairer la façon dont l'Univers a commencé. "C'est l'un des piliers clés du test de la théorie du Big Bang: déterminer le recensement du baryon de l'hydrogène et de l'hélium et tout le reste dans le tableau périodique", a-t-il déclaré.
Pour l'avenir, Shull a indiqué que les chercheurs espèrent confirmer leurs résultats en étudiant des quasars plus brillants. Shull et Danforth exploreront également comment le gaz d'oxygène est arrivé dans ces régions de l'espace intergalactique, bien qu'ils soupçonnent qu'il y ait été soufflé au cours de milliards d'années par les galaxies et les quasars. Dans l'intervalle, cependant, la question de savoir comment la «question manquante» a été intégrée au WHIM reste une question ouverte. Comme Danforth l'a demandé:
«Comment cela se fait-il des étoiles et des galaxies jusque dans l'espace intergalactique?. Il y a une sorte d'écologie entre les deux régions, et les détails de cela sont mal compris. "
En supposant que ces résultats sont corrects, les scientifiques peuvent désormais aller de l'avant avec des modèles de cosmologie où toutes les «matières normales» nécessaires sont prises en compte, ce qui nous rapprochera de la compréhension de la formation et de l'évolution de l'Univers. Maintenant, si nous pouvions simplement trouver cette matière noire et cette énergie noire insaisissables, nous aurions une image complète de l'Univers! Eh bien, un mystère à la fois…
