Dans les vastes étendues de l'Univers, la matière ordinaire – celle qui compose les étoiles, les planètes et nous-mêmes – a longtemps laissé les astronomes perplexes. Les calculs théoriques basés sur le Big Bang prédisaient une certaine quantité de baryons (protons et neutrons). Cependant, lors des observations télescopiques, une part importante de cette matière semblait disparaître. Où se cachait-elle ? La réponse est venue grâce à des sursauts radio mystérieux et puissants – fast radio bursts, ou FRB.
Researchers used nearly 3,000 radio bursts to trace invisible plasma around galaxies and found that gas extended much farther than expected — reshaping our picture of how the universe’s “missing” matter is dispersed. Read the paper in @physrevlett: go.aps.org/4fvrutf
Ces impulsions courtes et vives de rayonnement radio, ne durant que quelques millisecondes, proviennent de galaxies lointaines. Elles parcourent des milliards d'années-lumière en traversant un plasma raréfié – un gaz ionisé. En chemin, les signaux se dispersent : les fréquences les plus basses sont retardées plus que les hautes. Plus il y a d'électrons libres sur le trajet, plus le « brouillage » est important. Cet effet est devenu l'outil idéal pour « peser » la matière invisible.
La collaboration internationale CHIME/FRB, qui comprend des scientifiques du MIT, de McGill et d'autres institutions, a analysé près de 3000 de ces sursauts du deuxième catalogue du télescope CHIME. Ils ont comparé les données de dispersion avec les positions de millions de galaxies issues du relevé DESI Legacy Imaging Survey. Les résultats, publiés dans Physical Review Letters, se sont avérés impressionnants.
Il s'est avéré que les baryons « manquants » ne sont pas seulement concentrés dans le milieu intergalactique (IGM), mais aussi dans de vastes nuages diffus autour des galaxies elles-mêmes – l'environnement circumgalactique (CGM). Le gaz s'étend beaucoup plus loin que prévu : jusqu'à environ 4 millions d'années-lumière des galaxies, ce qui est des dizaines de fois supérieur à la taille d'une galaxie typique. Là où il y a plus de galaxies, il y a aussi plus de matière autour d'elles. Cela suggère que les galaxies expulsent activement du gaz vers l'extérieur par des processus tels que les jets de trous noirs supermassifs et les explosions de supernovae.
Imaginez : une galaxie n'est pas un système clos, mais une fontaine qui projette de la matière dans l'espace environnant. Auparavant, les simulations prédisaient une distribution plus compacte, mais la réalité s'est avérée différente – le gaz forme d'énormes nuages « duveteux ». Cela modifie notre compréhension de l'évolution des galaxies et du réseau cosmique dans son ensemble.
Ce travail résout non seulement le mystère de longue date des « baryons manquants », mais démontre également la puissance d'une nouvelle méthode. Les FRB agissent comme des sondes cosmiques, éclairant des régions invisibles de l'Univers. Avec l'augmentation du nombre de sursauts détectés (et il y en a des milliers par jour), les astronomes pourront cartographier plus précisément la distribution de la matière et tester les modèles de formation de la structure à grande échelle du cosmos.
Cette étude est un excellent exemple de la manière dont des phénomènes inattendus comme les FRB se transforment d'énigmes en outils puissants. Ce que ces flashs de millisecondes nous réservent encore, les observations futures le révéleront. Le cosmos dévoile peu à peu ses secrets, un sursaut radio après l'autre.
