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Quel est le problème avec l’Univers? L’astrophysique produit la réponse la plus précise à ce jour

Une équipe d’astrophysiciens américains a produit l’une des mesures les plus précises jamais faites de la quantité totale de matière dans l’Univers, un mystère de longue date du cosmos.

La réponse, publiée dans Le journal astrophysique lundi, est-ce que la matière représente 31,5% – à peu près 1,3% – de la quantité totale de matière et d’énergie qui composent l’Univers.

Les 68,5% restants sont de l’énergie sombre, une force mystérieuse qui accélère l’expansion de l’Univers avec le temps, et a été déduite pour la première fois par des observations de supernovae éloignées à la fin des années 1990.

En d’autres termes, cela signifie que la quantité totale de matière dans l’Univers observable équivaut à 66 milliards de milliards de fois la masse de notre Soleil, a déclaré Mohamed Abdullah, de l’Université de Californie, astrophysicien de Riverside et auteur principal de l’article. AFP.

La majeure partie de cette matière – 80% – est appelée matière noire. Sa nature n’est pas encore connue, mais il peut s’agir d’une particule subatomique non encore découverte.

Les dernières mesures correspondent bien aux valeurs précédemment trouvées par d’autres équipes utilisant différentes techniques cosmologiques, telles que la mesure des fluctuations de température dans le rayonnement de basse énergie laissé par le Big Bang.

« Cela a été un long processus au cours de 100 ans où nous devenons progressivement de plus en plus précis », a déclaré Gillian Wilson, co-auteur de l’étude et professeur à l’UCR. AFP.

«C’est plutôt cool de pouvoir effectuer une mesure aussi fondamentale sur l’Univers sans quitter la planète Terre», a-t-elle ajouté.

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Quel est le problème avec l'Univers? L'astrophysique produit la réponse la plus précise à ce jour

Les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble ont capturé l’image la plus complète jamais assemblée de l’univers en évolution – et l’une des plus colorées. L’étude s’appelle la couverture ultraviolette du projet Hubble Ultra Deep Field (UVUDF). Crédit d’image: ESA / Hubble

Alors, comment pesez-vous exactement l’Univers?

L’équipe a perfectionné une technique vieille de 90 ans qui consiste à observer comment les galaxies orbitent à l’intérieur des amas de galaxies – des systèmes massifs contenant des milliers de galaxies.

Ces observations leur ont indiqué la force d’attraction gravitationnelle de chaque amas de galaxies, à partir de laquelle sa masse totale pouvait ensuite être calculée.

Le destin de l’univers

En fait, a expliqué Wilson, leur technique a été développée à l’origine par l’astronome pionnier Fritz Zwicky, qui a été la première personne à soupçonner l’existence de matière noire dans les amas de galaxies, dans les années 1930.

Il a remarqué que la masse gravitationnelle combinée des galaxies qu’il a observées dans l’amas de galaxies Coma à proximité était insuffisante pour empêcher ces galaxies de s’envoler les unes des autres, et s’est rendu compte qu’il devait y avoir une autre matière invisible en jeu.

L’équipe UCR, dont la recherche a reçu de l’argent de la US National Science Foundation et de la NASA, a affiné la technique de Zwicky, en développant un outil appelé GalWeight qui détermine plus précisément quelles galaxies appartiennent à un amas donné et lesquelles ne le font pas.

Ils ont appliqué leur outil au Sloan Digital Sky Survey, les cartes tridimensionnelles les plus détaillées de l’Univers actuellement disponibles, mesurant la masse de 1 800 amas de galaxies et créant un catalogue.

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Enfin, ils ont comparé le nombre de grappes observées par unité de volume dans leur catalogue à une série de simulations informatiques, dont chacune était alimentée par une valeur différente pour la matière totale de l’Univers.

Les simulations avec trop peu de matière avaient trop peu de grappes, tandis que celles avec trop de matière avaient trop de grappes.

La valeur «Boucle d’or» qu’ils ont trouvée convenait parfaitement.

Wilson a expliqué qu’avoir une mesure plus précise de la quantité totale de matière dans l’univers peut nous rapprocher de l’apprentissage de la nature de la matière noire, car « nous savons à quel point nous devrions rechercher » lorsque les scientifiques effectuent des particules. expériences, par exemple au grand collisionneur de hadrons.

De plus, « la quantité totale de matière noire et d’énergie noire nous indique le sort de l’Univers », a-t-elle ajouté, le consensus scientifique actuel étant que nous nous dirigeons vers un « Big Freeze » où les galaxies s’éloignent de plus en plus, et les étoiles de ces galaxies finissent par manquer de carburant.

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