Une analyse de la rémanence du Big Bang met en lumière la façon dont les trous noirs distribuent la masse dans l'univers, et pourquoi une question semblait avoir manquée auparavant
Les trous noirs sont des distributeurs de matière extrêmement puissants
Des trous noirs violents de façon inattendue ont peut-être causé le mystère de la matière cosmique manquante.
La majeure partie de l'univers est remplie de matière noire mystérieuse, mais même la matière ordinaire a perplexe des cosmologues. Une partie de cette affaire normale – composée de particules appelées baryons – semblait avoir manqué depuis longtemps. Les chercheurs ont récemment travaillé là où il se cachait, et maintenant Boryana Hadzhiyska à l'Université de Californie à Berkeley et ses collègues ont appris comment les trous noirs peuvent avoir façonné sa distribution et l'ont caché.
«La matière est constituée de matière noire, qui est la composante prédominante, et la matière baryonique ou, essentiellement, le gaz. Pour ce gaz, seulement environ quelques pour cent sont sous la forme d'étoiles, et le reste est sous la forme de gaz diffus», dit-elle. Le gaz diffus est faible et difficile à observer, mais son équipe a combiné plusieurs observations pour la retrouver.
Un ensemble de données qu'ils ont utilisé montre comment Baryon Matter lance une ombre sur le rayonnement restant du Big Bang, l'arrière-plan micro-ondes cosmiques. Une autre pièce clé du puzzle est venue de l'analyse de la façon dont la rémanence est déformée par les champs gravitationnels des objets massifs. En les combinant, l'équipe a déterminé où la matière noire et la matière baryonique collent ensemble et où ils divergent, à la fois dans les galaxies et entre eux.
Hadzhiyska dit qu'il était excitant de constater que la matière baryonique est beaucoup plus répandue que la matière noire, ce qui indique des trous noirs supermassifs dans les centres des galaxies doit l'éjecter d'une manière inattendue.
«Comprendre exactement comment ce processus se produit et à quel point il est fort, donc la quantité de la question peut réellement être éjectée d'une galaxie donnée (jusqu'à présent) est resté extrêmement incertain», explique Colin Hill à l'Université Columbia à New York. Les chercheurs peuvent utiliser des simulations informatiques pour modéliser les galaxies et leur évolution, mais pour obtenir ce détail, des analyses comme celle-ci sont cruciales, dit-il. «Cela nous donne une enquête complémentaire pour comprendre le rôle des trous noirs supermassifs dans le déplacement des gaz autour des galaxies», explique Alex Krolewski à l'Université de Waterloo au Canada.
Hadzhiyska dit que de telles analyses pourraient également aider à résoudre les différends en cours sur la tergiverse de l'univers – comment la matière ordinaire et l'échafaudage invisible de la matière noire de l'univers ensemble à travers l'espace grâce à la gravité. Son équipe cherche maintenant à ajouter encore plus de types d'observations à leur analyse – par exemple la façon dont de courtes explosions d'ondes radio cosmiques passent par le gaz baryon diffus. Un «recensement Baryon» encore meilleur avec moins d'incertitudes est toujours nécessaire, explique Michael Shull à l'Université du Colorado Boulder.
Cela pourrait-il découvrir une certaine bizarrerie dans la distribution de matière à travers l'univers qui rendrait les théoriciens et les modélistes à la planche à dessin? «Nous espérons que quelque chose se casse. J'espère que la matière noire est la chose où nous commençons à voir les écarts (par rapport au modèle standard de cosmologie)», explique Hadzhiyska.
