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Une partie de la matière manquante de l’Univers détectée

L'astrophysicien Johannes Zabl, de l'Université Saint Mary's, en Nouvelle-Écosse, a participé aux travaux qui ont mené à cette découverte.

Des myriades de galaxies sur un fond noir.

Image du Champ profond de Hubble dévoilant des myriades de galaxies. (archive)

Photo : NASA

Radio-Canada

Le vent galactique à l’origine d’échanges de gaz et de poussières interstellaires entre une galaxie et son environnement a été cartographié pour la première fois; une percée qui a permis de détecter une partie de la matière « manquante » de l’Univers.

Cette observation exceptionnelle d’une équipe internationale d’astrophysiciens a été rendue possible grâce au spectrographe MUSE installé sur le Très Grand Télescope (TGT) de l’Observatoire européen austral, au Chili.

Les galaxies sont des structures dynamiques dont la formation et l'évolution sont difficiles à cerner. Les astrophysiciens estiment qu’elles sont composées d'environ 20 % de matière ordinaire (constituée d’éléments du tableau périodique) et de 80 % de matière noire, dont la composition demeure inconnue.

Selon les modèles théoriques, une grande partie de la matière ordinaire devrait être rejetée dans l'espace par le vent provoqué par l'explosion d'étoiles au sein de la galaxie.

L’équipe internationale menée par des astrophysiciens du Centre de recherche d'astrophysique de Lyon, en France, (CRAL) a ainsi réussi à cartographier en détail un vent galactique à l’origine d’échanges entre la jeune galaxie en formation Gal1 et une nébuleuse (un nuage composé de gaz et de poussières interstellaires).

C'est comme si l'on voyait un iceberg pour la première fois, affirme Nicolas Bouché du CRAL, cosignataire des travaux avec Johannes Zabl, de l'Université Saint Mary's, en Nouvelle-Écosse.

Par le passé, des scientifiques avaient déjà observé des nébuleuses de galaxies, mais beaucoup plus diffuses. Cette fois, l'observation de Gal1, une galaxie assez jeune d'environ 1 milliard d'années, a mis en évidence un nuage de gaz produit par ces vents galactiques qui s'échappe des deux côtés du disque de la galaxie, par deux cônes asymétriques.

La démarcation du quasar et de la galaxie Gal1.Agrandir l’image (Nouvelle fenêtre)

Observation d'une partie de l'Univers grâce à MUSE. À gauche, la démarcation du quasar et de la galaxie Gal1. Au centre, une nébuleuse constituée de magnésium représentée avec une échelle de taille. À droite, la superposition de la nébuleuse et de la galaxie Gal1.

Photo : Johannes Zabl

De dimensions gigantesques, ce nuage persistant s'étend jusqu'à plus de 80 000 années-lumière du centre de Gal1. Par comparaison, le diamètre de notre Voie lactée est d'environ 100 000 années-lumière.

Malgré sa taille, cette nébuleuse de gaz représente seulement environ 10 à 20 % de la masse de la galaxie observée, remarque M. Bouché. Elle agit comme un réservoir de matière, dans lequel la galaxie puise pour alimenter sa formation d'étoiles.

Une partie du nuage doit retomber dans le disque galactique pour former des étoiles, dont certaines, en finissant par exploser, renvoient de la matière vers la nébuleuse, et ainsi de suite.

Les scientifiques ont donc établi une carte de cette nébuleuse, ce qui les informe sur son volume et sa masse, grâce à un heureux concours de circonstances et aux données recueillies par l'instrument MUSE.

Ce spectrographe à grand champ fournit une image en trois dimensions, où aux deux dimensions de l'optique s'ajoute celle de l'analyse de la lumière, qui permet de détecter la présence d'éléments primordiaux.

En l'occurrence, un quasar – un objet particulièrement lumineux de l'Univers – a servi, par sa proximité avec la galaxie Gal1, de phare, en y trahissant la présence de magnésium. Nous avons alors détecté ce même élément dans la galaxie, et donc la présence du gaz qui lui est associé, estime M. Bouché. L'observation des deux cônes de gaz n'a été rendue possible, de surcroît, que parce que la galaxie se présentait quasiment de profil pour l'observation.

Ce type de nébuleuse de matière normale est connu dans l’Univers proche, mais leur existence dans des galaxies jeunes en formation n’était que supposée.

Les scientifiques ont donc découvert une partie des baryons manquants de l’Univers permettant de confirmer que 80 à 90 % de la matière normale se situe en dehors des galaxies.

Cette observation va ainsi permettre de compléter les modèles d’évolution des galaxies, estiment les auteurs de ces travaux publiés dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Avec les informations de Agence France-Presse

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