L'effet Sunyaev - Zeldovich pour 1 million de paires de galaxies côte à côte. a) des cartes Compton symétriquement alignées pour 1 million de paires de galaxies CMASS proches; (b) un signal simulé provenant uniquement d'un halo galactique; (c) différence résiduelle entre l'image de paires de galaxies adjacentes et le signal simulé. La couleur correspond à la force de l'effet Sunyaev - Zeldovich à travers le paramètre y sans dimension, qui est associé à la pression du gaz ionisé. Le pont de liaison entre les paires de galaxies est présent dans l'image (a), mais pas dans l'image (b), ce qui indique la présence d'un filament entre les paires de galaxies dans l'image (a). Le fil détecté est indiqué dans l'illustration (c) sous la forme d'un rectangle en pointillés, sur lequel les positions des paires de galaxies sont marquées de croix.La distribution approximative de la masse dans l'Univers est la suivante: 5% des chutes sur la matière ordinaire, composée d'étoiles et de planètes visibles, 25% de chutes sur la matière noire (ce n'est pas visible, mais est observé par des effets gravitationnels) et 70% de chutes sur l'énergie sombre (substance inconnue qui a été "inventé" pour expliquer certains phénomènes cosmiques, y compris la structure géométriquement plate de l'Univers et l'accélération apparente de son expansion).
Mais les calculs des astrophysiciens ont montré qu'il devrait y avoir deux fois plus de substance ordinaire dans l'Univers que ce que nous observons actuellement,
écrit New Scientist . Aujourd'hui, environ la moitié des baryons "manquants" sont enfin retrouvés.
La découverte a été annoncée presque simultanément par deux groupes de chercheurs.
Il y avait un groupe de Hideki Tanimura avec des collègues du Département de physique et d'astronomie de l'Université de la Colombie-Britannique (Canada), de l'Institut canadien des études avancées, de l'Institut de recherche en astrophysique de l'Université de Liverpool John Moores (Royaume-Uni) et du Département d'astrophysique et de cosmologie de l'École de chimie et de physique. à l'Université de Kwazulu-Natal (Durban, Afrique du Sud).
Deux semaines plus tard, Anna de Graaff a présenté
son article à des collègues de l'Observatoire royal de l'Institut d'astronomie de l'Université d'Édimbourg (Royaume-Uni).
Des deuxièmes versions modifiées des deux articles sont actuellement disponibles sur arXiv.org.
Qu'est-ce que les scientifiques ont trouvé? Les deux groupes d'astrophysiciens ont rapporté la découverte d'une grande quantité de substance "perdue" sous forme de baryons. Les baryons unissent les galaxies à travers des filaments de gaz diffus chaud.
Comme les scientifiques l'ont découvert ces dernières années, toutes les galaxies de l'univers sont connectées ensemble en un seul réseau à l'aide de filaments, qui sont constitués de matière ordinaire et de matière noire. Au début, on supposait que seule la matière noire se liait aux galaxies, mais en 2012, les astrophysiciens ont
découvert la matière normale dans ces fils . Par exemple, les galaxies d'Andromède (M31) et de Triangle (M33) connectent un
filament d'hydrogène d'une longueur de 782 000 années-lumière . Les scientifiques ont calculé que la matière normale représente
environ 10% de la masse totale des fils et que l'essentiel est de la matière noire.
«Le problème des baryons manquants a été résolu», a déclaré Hideki Tanimura du Département de physique et d'astronomie de l'Université de la Colombie-Britannique (Canada), auteur principal du premier article scientifique.
Étant donné que les filaments de gaz diffus chaud sont très raréfiés et pas assez chauds pour les télescopes à rayons X, personne ne les a remarqués auparavant. Nous n'avons tout simplement pas le bon outil pour enregistrer clairement leur présence, de sorte que les filaments entre les galaxies sont restés jusqu'à présent une théorie spéculative. Maintenant, ils sont pour la première fois clairement enregistrés et étudiés.
Les deux groupes ont utilisé la même méthode pour détecter les fils. Ils ont appliqué l'effet de Sunyaev - Zeldovich, qui est observé si la lumière restante du Big Bang passe à travers des nuages de gaz chauds. En passant à travers le gaz, cette lumière disperse les électrons du nuage, laissant une faible trace dans le fond micro-ondes cosmique - une sorte de photographie de l'époque où l'espace est né.
Réionisation cosmique, formation des premières étoiles après le Big Bang. Illustration: ESALes deux groupes de chercheurs ont sélectionné des paires de galaxies qui sont censées être connectées par des veines de baryon dans la base de données
Sloan Digital Sky Survey . Le groupe Tanimura a étudié 260 000 paires de galaxies et le groupe Anna de Graaff a étudié plus de 1 million de paires. Les deux groupes ont révélé des preuves évidentes de filaments de gaz entre les galaxies. Selon Tanimura et ses collègues, la densité de la matière dans les filaments de gaz est presque trois fois plus élevée que la densité de la matière normale dans l'Univers. Et de Graaf estime que les filaments sont six fois plus denses que la matière normale.
Tanimura a expliqué que la différence de note est due au fait que les groupes ont examiné les fils qui sont à des distances différentes. Compte tenu de ce facteur, les résultats ne sont pas contradictoires.
Ainsi, pendant des décennies, les simulations de l'Univers ont montré la présence de baryons non comptabilisés en lui - et maintenant ils sont enfin trouvés. «Tout le monde savait qu'ils devraient être ici, mais pour la première fois, quelqu'un - même deux groupes différents - a pris une décision inconditionnelle», explique Ralph Kraft du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dans le Massachusetts.
Cette découverte confirme une fois de plus que la simulation du Big Bang, l'émergence de notre univers à partir d'un point, la réionisation, la formation de galaxies et de filaments de matière noire entre eux - tout cela a été calculé par les scientifiques assez précisément. La théorie est confirmée par des observations.
Articles scientifiques publiés sur le site de prépublications arXiv.
Article de Hideki Tanimura et al.Publié le 15 septembre 2017 (arXiv: 1709.05024v1).
Un article d'Anna de Graaf et al.Publié le 29 septembre 2017 (arXiv: 1709.10378v2).