Le 30 janvier 2025, des chercheurs de l'Université de Milano-Bicocca ont dévoilé les premières images haute définition d'un filament cosmique reliant deux galaxies en formation, datant d'un Univers vieux de seulement 2 milliards d'années. Cette avancée a été rendue possible grâce à une étude utilisant le Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), un spectrographe avancé situé au Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral au Chili.
Les résultats, publiés dans Nature Astronomy, révèlent une structure cosmique qui offre de nouvelles perspectives sur la matière noire. L'équipe de recherche, dirigée par les professeurs Michele Fumagalli et Matteo Fossati, a mené une campagne d'observation extensive avec MUSE, recueillant des données pendant des centaines d'heures.
La matière noire, représentant environ 90 % de toute la matière de l'Univers, joue un rôle crucial dans la formation et l'évolution des structures cosmiques. Fumagalli a noté que la matière noire forme une toile cosmique complexe de filaments où les galaxies les plus brillantes se situent à leurs intersections. Cette toile sert de cadre aux structures visibles de l'Univers, le gaz s'écoulant à l'intérieur des filaments pour faciliter la formation d'étoiles.
Pendant des années, l'observation de cette toile cosmique a été difficile en raison de la faible lueur émise par le gaz diffus dans ces filaments, qui était indiscernable avec les instruments précédents. La haute sensibilité de MUSE à la lumière a permis aux scientifiques de capturer des images détaillées de la toile cosmique.
L'étude, dirigée par le doctorant Davide Tornotti, a produit l'image la plus nette jamais réalisée d'un filament cosmique s'étendant sur 3 millions d'années-lumière à travers deux galaxies, chacune abritant un trou noir supermassif. Tornotti a expliqué qu'en capturant la faible lumière de ce filament, qui a voyagé près de 12 milliards d'années pour atteindre la Terre, ils ont pu caractériser avec précision sa forme et délimiter la frontière entre le gaz dans les galaxies et le matériel dans la toile cosmique.
De plus, l'équipe a réalisé des simulations de l'Univers à l'aide de supercalculateurs, comparant les prévisions des modèles cosmologiques actuels avec les nouvelles données, trouvant un accord substantiel entre théorie et observation. Cette recherche a été soutenue par la Fondation Cariplo et le Ministère de l'Université et de la Recherche à travers le Projet Départements d'Excellence 2023-2027 (BiCoQ, Bicocca Centre for Quantitative Cosmology).