Matière manquante : le grand puzzle de l'univers
Notre univers est composé de deux principaux types de matière : la matière noire et la matière ordinaire. La matière noire en constitue la majeure partie, mais elle est invisible et ne peut être détectée que par son influence gravitationnelle. En revanche, la matière ordinaire, qui comprend les atomes, les planètes et tout ce que nous pouvons voir, ne représente que 16 % de toute la matière.
Une nouvelle étude a identifié la matière « manquante » de l'Univers en s'inspirant des sursauts radio rapides (SRR) – des signaux radio courts et brillants provenant de galaxies lointaines. Cette représentation d'artiste représente un SRR brillant traversant le brouillard intergalactique. Les longueurs d'onde plus longues, représentées en rouge, sont ralenties par rapport aux longueurs d'onde plus courtes et plus bleues, ce qui permet aux astronomes de « peser » cette matière normalement invisible. Crédit : Melissa Weiss/CfA
Selon les modèles cosmologiques, la majeure partie de cette matière ordinaire n'est pas concentrée dans les étoiles ou les planètes, mais largement dispersée dans l'espace intergalactique. Cependant, en raison de sa densité extrêmement faible, environ la moitié de cette matière a longtemps « échappé » aux observations scientifiques .
FRB : Lumière de l'univers lointain
Dans une étude publiée dans la revue Nature Astronomy, des chercheurs de Caltech et du Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) ont trouvé la réponse. Ils ont utilisé des sursauts radio rapides (FRB), des explosions d'énergie brèves mais extrêmement puissantes, pour détecter la matière manquante.
« Les FRB brillent à travers le brouillard du milieu intergalactique, et en mesurant précisément la vitesse à laquelle la lumière est ralentie, nous pouvons peser ce brouillard, même s'il est trop faible pour être vu », explique Liam Connor, professeur associé à Harvard et auteur principal de l'étude.
Données sur les explosions record
Cette illustration d'artiste représente quelques-uns des 60 FRB étudiés – FRB 20221219A, FRB 20231220A et FRB 20240123A – utilisés pour suivre le trajet du gaz dans l'espace intergalactique et cartographier la toile cosmique. Crédit : Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations
L'équipe a analysé 69 FRB différents, situés entre 11,74 millions et 9,1 milliards d'années-lumière. Le FRB le plus éloigné de l'étude, baptisé FRB 20230521B, est le FRB le plus éloigné jamais enregistré. Parmi ceux-ci, 39 ont été identifiés par le Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) de l'observatoire radio d'Owen Valley de Caltech, un réseau de télescopes spécialement conçu pour détecter et localiser les FRB. Les 30 FRB restants provenaient d'autres télescopes du monde entier, principalement du télescope australien Square Kilometer Array Pathfinder.
L'approche des scientifiques s'apparente à la perception de l'ombre de la matière. Le professeur Vikram Ravi de Caltech l'a comparée : « C'est comme si nous voyions les ombres de tous les baryons, avec les FRB en contre-jour… Si vous voyez une personne devant vous, vous pouvez en apprendre beaucoup sur elle. Mais si vous ne voyez que son ombre, vous savez quand même qu'elle est là et vous pouvez estimer sa taille. »
Un nouveau potentiel pour la cosmologie
Les résultats de l'étude montrent que 76 % de la matière normale de l'Univers se trouve dans l'espace intergalactique, 15 % dans les halos galactiques et le reste concentré dans les galaxies. Cette répartition correspond aux prédictions des simulations, mais c'est la première fois qu'elle est confirmée par des observations réelles.
Ce concept d'artiste représente la matière ordinaire dans le gaz fin et chaud qui constitue le milieu intergalactique (MIG), un phénomène que les scientifiques avaient jusqu'à présent du mal à observer directement. Différentes couleurs de lumière se propagent à des vitesses différentes dans l'espace. Ici, l'artiste a utilisé le bleu pour mettre en évidence les régions les plus denses de la toile cosmique, puis une lumière plus rouge pour les régions du vide. Crédit : Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA
Cette découverte résout non seulement un mystère majeur, mais ouvre également une nouvelle voie à la cosmologie. Les données des FRB pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre l'évolution des galaxies et même à déterminer la masse de particules subatomiques appelées neutrinos – un élément clé pour dépasser le Modèle standard de la physique des particules.
Selon le professeur Ravi, ce n'est qu'un début. À l'avenir, le radiotélescope DSA-2000, situé dans le désert du Nevada, devrait détecter jusqu'à 10 000 FRB par an et nous permettra de mieux percer les secrets de l'univers.
Source : https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/vu-no-vo-tuyen-nhanh-he-lo-kho-bau-vu-tru-bi-che-giau-suot-nhieu-thap-ky/20250817083747028
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