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De quoi est fait l’Univers ?

publié le , mis à jour le

De quoi est fait l'Univers ?

L’amas de galaxies Abell 2744
Composantes de l’amas de galaxies Abell 2744, également connu comme l’amas de Pandore : les galaxies (en blanc), le gaz chaud (en rouge) et la matière noire (en bleu).
Crédits : ESA/XMM-Newton (X-rays) ; ESO/WFI (optical) ; NASA/ESA & CFHT (dark matter)

Les galaxies sont formées par la matière ordinaire qui se concentre, puis refroidit. Afin de comprendre l’origine de cette formation, il était donc primordial de découvrir sous quelle forme et à quel endroit se trouve la matière ordinaire que nous ne percevons pas, appelée « baryons manquants ». Pour ce faire, les astrophysiciens se sont intéressés à Abell 2744, un amas de galaxies massif présentant une répartition complexe de matière noire et lumineuse en son centre. Ils ont observé cet amas avec le télescope spatial XMM, capable de détecter la signature d’objets très chauds grâce à sa sensibilité aux rayons X.

Un gaz chaud au coeur des filaments

Les relevés de galaxies à grandes échelles ont montré que la répartition de la matière ordinaire ne se fait pas de manière homogène dans l’Univers. A la place, la matière se concentre sous l’action de la gravité en des structures filamentaires, formant un réseau de noeuds et de liens appelé la « toile cosmique ». La structure soumise à la force gravitationnelle la plus élevée forme un noeud à l’endroit où la densité de la matière est importante, à l’image d’Abell 2744. Comparables aux réseaux neuronaux, ces noeuds sont ensuite reliés les uns aux autres par des filaments, là où les chercheurs ont identifié la présence de gaz, représentant les baryons manquants. Les astrophysiciens ont pointé XMM sur les zones dans lesquelles ils soupçonnaient la présence de filaments, et donc de structures de gaz chaud à 10 millions de degrés. Pour la première fois, ils ont été capables de mesurer la température et la densité de ces objets et ont constaté que cela correspondait aux prévisions des modèles numériques. C’est pourquoi l’on pense à présent savoir sous quelle forme se trouve la matière ordinaire manquante.

La somme de matière ordinaire dans l’Univers bientôt connue ?

Cette recherche est donc une validation très importante des modèles de formation des galaxies dans l’Univers. « Il faut à présent vérifier que cette découverte des baryons manquants d’Abell 2744 se généralise à l’Univers entier. Il s’agit d’étudier en détails ces régions filamentaires, mesurer leur distribution de température et les divers atomes qui les composent, afin de comprendre combien il y a d’éléments lourds dans l’Univers », explique Dominique Eckert, de l’Université de Genève, directeur de l’étude. En effet, si les chercheurs parviennent à mesurer ces atomes dans les filaments, ils pourront estimer la quantité de noyaux lourds formés par les étoiles depuis l’origine de l’Univers. Afin de pouvoir approfondir ces recherches, un télescope est actuellement développé par l’Agence spatiale européennes (ESA). Nommé Athena, le télescope devrait être opérationnel au milieu des années 2020.

Ce communiqué a été produit par le service communication de l’Université de Genève.

Contact CRAL :
Johan Richard
Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, FR
Email : johan.richard @ univ-lyon1.fr
Tél : +33 478868378