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Les astrophysiciens déterminent la quantité totale de matière dans l’univers

le des trucs qui compose notre univers est difficile à mesurer, pour le moins dire. Nous savons que la plus grande partie de la densité matière-énergie de l’univers est constituée d’énergie sombre, la mystérieuse force inconnue qui conduit l’expansion de l’univers. Et nous savons que le reste est de la matière, à la fois normale et sombre.

Déterminer avec précision les proportions de ces trois éléments est un défi, mais les chercheurs disent maintenant qu’ils ont effectué l’une des mesures les plus précises à ce jour pour déterminer la proportion de matière.

Selon leurs calculs, la matière normale et la matière noire combinées représentent 31,5% de la densité matière-énergie de l’univers. Les 68,5% restants sont de l’énergie noire.

« Pour mettre cette quantité de matière en contexte, si toute la matière de l’univers était répartie uniformément dans l’espace, cela correspondrait à une densité de masse moyenne égale à seulement environ six atomes d’hydrogène par mètre cube », a déclaré l’astronome Mohamed Abdullah du Université de Californie, Riverside et Institut national de recherche en astronomie et géophysique en Égypte.

« Cependant, puisque nous savons que 80% de la matière est en fait de la matière noire, en réalité, la majeure partie de cette matière n’est pas constituée d’atomes d’hydrogène mais plutôt d’un type de matière que les cosmologistes ne comprennent pas encore. »

Comprendre l’énergie noire est en fait crucial pour notre compréhension de l’Univers. Nous ne savons pas ce que c’est exactement – le «  noir  » dans le nom fait référence à ce mystère – mais il semble être la force qui conduit l’expansion de l’Univers, dont la vitesse s’est avérée incroyablement difficile à réduire au-delà un certain point.

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Une fois que nous aurons une meilleure compréhension du taux d’expansion, cela améliorera notre compréhension de l’évolution de l’Univers dans son ensemble. Par conséquent, restreindre les propriétés de l’énergie noire est une entreprise assez importante pour la cosmologie en général, et il existe un certain nombre de façons de le faire.

Abdullah et son équipe ont utilisé une méthode basée sur la façon dont les choses se déplacent dans les amas de galaxies – des groupes de plusieurs milliers de galaxies liées par gravitation.

En général, les amas de galaxies sont un bon outil pour mesurer la matière dans l’Univers. C’est parce qu’ils sont constitués de matière qui s’est réunie au cours de la vie de l’Univers, environ 13,8 milliards d’années, sous la gravité.

Le nombre d’amas que nous pouvons observer dans un volume d’espace est très sensible à la quantité de matière, donc les compter peut donner une mesure raisonnable. Mais, encore une fois, ce n’est pas une tâche simple.

« Un pourcentage plus élevé de matière se traduirait par plus de clusters », a déclaré Abdullah.

«Le défi« Boucle d’or »pour notre équipe était de mesurer le nombre d’amas, puis de déterminer quelle réponse était« juste la bonne ». Mais il est difficile de mesurer la masse de n’importe quel amas de galaxies avec précision car la plupart de la matière est sombre, donc nous pouvons Je ne le vois pas avec des télescopes. « 

L’équipe a trouvé un moyen de contourner ce problème avec une technique appelée GalWeight. Il utilise les orbites des galaxies dans et autour d’un amas pour déterminer quelles galaxies appartiennent réellement à un amas donné, et lesquelles ne le font pas, avec une précision de plus de 98%. Ceci, ont-ils dit, fournit un recensement plus précis de cette grappe, conduisant à son tour à un calcul de masse plus précis.

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« Un énorme avantage de l’utilisation de notre technique d’orbite de galaxies GalWeight était que notre équipe était capable de déterminer une masse pour chaque amas individuellement plutôt que de s’appuyer sur des méthodes statistiques plus indirectes », a expliqué l’astronome Anatoly Klypin de la New Mexico State University.

L’équipe a appliqué sa technique aux observations recueillies par le Sloan Digital Sky Survey et a créé un catalogue d’amas de galaxies. Ces amas ont ensuite été comparés à des simulations numériques de galaxies pour calculer la quantité totale de matière dans l’Univers.

Le résultat de l’équipe – 31,5% de matière et 68,5% d’énergie noire – est en accord étroit avec d’autres mesures de la densité matière-énergie de l’Univers.

« Nous avons réussi à faire l’une des mesures les plus précises jamais réalisées en utilisant la technique des amas de galaxies », a déclaré l’astronome Gillian Wilson de l’UC Riverside.

« De plus, il s’agit de la première utilisation de la technique de l’orbite des galaxies qui a obtenu une valeur en accord avec celles obtenues par des équipes qui ont utilisé des techniques non-grappes telles que les anisotropies cosmiques de fond micro-ondes, les oscillations acoustiques baryoniques, les supernovae de type Ia, ou la lentille gravitationnelle. »

Ce résultat, dit l’équipe, démontre que GalWeight pourrait s’avérer être un outil très utile pour continuer à sonder et contraindre les propriétés cosmologiques de l’Univers.

La recherche a été publiée dans Le journal astrophysique.

Cet article a été initialement publié par ScienceAlerte. Lire l’article original ici.

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