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5 galaxies scintillantes nous aident à découvrir le mystère de la matière manquante de la Voie lactée

Cet article a été initialement publié sur La conversation. La publication a contribué à l’article à 45secondes.fr’s Voix d’experts: Op-Ed & Insights.

Yuanming Wang, Doctorant, Université de Sydney

Tara Murphy, Professeur, Université de Sydney

Nous avons tous levé les yeux la nuit et admiré les étoiles brillantes. Au-delà de faire un spectacle magnifique, mesurer cette lumière nous aide à en apprendre davantage sur la matière dans notre galaxie, la Voie lactée.

Lorsque les astronomes additionnent toute la matière ordinaire détectable autour de nous (comme dans les galaxies, les étoiles et les planètes), ils ne trouvent que la moitié de la quantité attendue, basée sur des prédictions. Cette matière normale est «baryonique», ce qui signifie qu’elle est composée de particules baryoniques telles que des protons et des neutrons.

Mais environ la moitié de cette matière dans notre galaxie est trop sombre pour être détectée même par les télescopes les plus puissants. Il prend la forme d’amas de gaz froids et sombres. Dans ce gaz sombre se trouve la matière baryonique «manquante» de la Voie lactée.

Dans un article publié dans les Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, nous détaillons la découverte de cinq galaxies lointaines scintillantes qui indiquent la présence d’un nuage de gaz de forme inhabituelle dans la Voie lactée. Nous pensons que ce nuage peut être lié à la matière manquante.

Trouver ce que nous ne pouvons pas voir

Les étoiles scintillent à cause des turbulences dans notre atmosphère. Lorsque leur lumière atteint la Terre, elle se plie lorsqu’elle rebondit à travers différentes couches de l’atmosphère.

Rarement, les galaxies peuvent aussi scintiller, en raison de la turbulence du gaz dans la Voie lactée. Nous voyons ce scintillement à cause des noyaux lumineux de galaxies lointaines appelées «quasars».

Les astronomes peuvent utiliser des quasars un peu comme des rétro-éclairages, pour révéler la présence d’amas de gaz autour de nous qui seraient autrement impossibles à voir. Le défi, cependant, est qu’il est très rare d’attraper le scintillement des quasars.

Lire la suite: Curious Kids: Pourquoi les étoiles scintillent-elles?

C’est là qu’intervient l’Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP). Ce télescope très sensible peut visualiser une zone de la taille de la Croix du Sud et détecter des dizaines de milliers de galaxies distantes, y compris des quasars, en une seule observation.

En utilisant ASKAP, nous avons regardé sept fois la même parcelle de ciel. Sur les 30 000 galaxies que nous avons pu voir, six scintillaient fortement. Étonnamment, cinq d’entre eux étaient disposés en une longue et fine ligne droite.

L’analyse a montré que nous avions capturé un amas de gaz invisible entre nous et les galaxies. Alors que la lumière des galaxies traversait le nuage de gaz, elles semblaient scintiller.

Au centre se trouve l’une des galaxies fortement scintillantes. Les couleurs représentent la luminosité, car elle oscille entre un éclat vif (rouge) et plus faiblement (bleu).

Un bouquet de gaz à dix années-lumière

Le nuage de gaz que nous avons détecté se trouvait à l’intérieur de la Voie lactée, à environ 10 années-lumière de la Terre. Pour référence, une année-lumière équivaut à 9,7 billions de kilomètres.

Cela signifie que la lumière de ces galaxies scintillantes a voyagé des milliards d’années-lumière vers la Terre, seulement pour être perturbée par le nuage au cours des dix dernières années de son voyage.

En observant les positions du ciel non seulement des cinq galaxies scintillantes, mais aussi des dizaines de milliers de galaxies non scintillantes, nous avons pu tracer une frontière autour du nuage de gaz.

Nous avons été intrigués par les positions du ciel des galaxies scintillantes dans nos observations ASKAP. Chaque point noir ci-dessus représente un objet lointain brillant. (Crédit d’image: Yuanming Wang)

Nous avons trouvé qu’il était très droit, de la même longueur que quatre lunes côte à côte, et seulement deux « minutes d’arc » de largeur. C’est tellement mince que cela équivaut à regarder une mèche de cheveux tenue à bout de bras.

C’est la première fois que des astronomes peuvent calculer la géométrie et les propriétés physiques d’un nuage de gaz de cette manière. Mais d’où vient-il? Et qu’est-ce qui lui a donné une forme si inhabituelle?

Il gèle là-bas

Les astronomes ont prédit que lorsqu’une étoile passe trop près d’un trou noir, les forces extrêmes du trou noir la sépareront, ce qui se traduira par un long et mince flux de gaz.

Mais il n’y a pas de trous noirs massifs à proximité de ce nuage de gaz – le plus proche que nous connaissons est à plus de 1000 années-lumière de la Terre.

Nous proposons donc une autre théorie: qu’un « nuage de neige » d’hydrogène a été perturbé et étiré par les forces gravitationnelles d’une étoile proche, se transformant en un long nuage de gaz mince.

Les nuages ​​de neige n’ont été étudiés que comme des possibilités théoriques et sont presque impossibles à détecter. Mais ils seraient si froids que des gouttelettes d’hydrogène gazeux à l’intérieur pourraient geler le solide.

Certains astronomes pensent que les nuages ​​de neige font partie de la matière manquante dans la Voie lactée.

C’est incroyablement excitant pour nous d’avoir mesuré un amas de gaz invisible avec autant de détails, à l’aide du télescope ASKAP. À l’avenir, nous prévoyons de répéter notre expérience à une échelle beaucoup plus grande et, espérons-le, de créer une « carte des nuages » de la Voie lactée.

Nous serons alors en mesure de déterminer combien d’autres nuages ​​de gaz existent, comment ils sont répartis et quel rôle ils ont pu jouer dans l’évolution de la Voie lactée.

Lire la suite: La moitié de la matière dans l’univers manquait – nous l’avons trouvée cachée dans le cosmos

Cet article est republié à partir de La conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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