Il y a presque exactement cinq ans maintenant, des chercheurs de l’université de Californie (États-Unis) annonçaient avoir potentiellement mis enfin la main sur la matière qui manque à l’Univers.
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Les mystérieux sursauts radio rapides révèlent où se cache la matière manquante
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Comprenez bien qu’ils ne parlaient pas là de l’énigmatique matière noire après laquelle les physiciens courent toujours. Mais bien de la matière ordinaire estimée manquante. Celle qui reste constituée de baryons, mais qui est trop dispersée pour émettre une lumière détectable par nos instruments. Et qui représente tout de même environ la moitié du total de la matière ordinaire dans notre Univers.
Il y a quasiment cinq ans, donc, des chercheurs avaient eu l’idée d’utiliser, pour retrouver cette matière manquante, un phénomène pour le moins déconcertant. Ceux que les scientifiques appellent les sursauts radio rapides (ou FRB pour anglais pour Fast Radio Burst). Ils émettent des quantités astronomiques – c’est le cas de le dire – d’énergie en seulement quelques millisecondes.
Et même si leur nature exacte garde encore ses mystères, les chercheurs savent que, lorsqu’elles traversent de la matière, les ondes radio basses et les hautes fréquences générées par un FRB leur parviennent de manière décalée. Mesurer ce décalage permet donc à priori d’estimer la quantité de matière présente dans l’espace entre le FRB et notre Voie lactée. C’est ce que l’équipe avait entrepris à partir de données recueillies pour six sursauts radio rapides.
C’est en mesurant le décalage entre les grandes longueurs d’onde, en rouge ici, émises par des sursauts radio rapides (FRB) à travers le milieu intergalactique et les plus courtes, en bleu, que les astronomes ont pu « peser » la matière ordinaire. © Melissa Weiss, CfA
Des dizaines de sursauts radio rapides mobilisés pour « peser » la matière manquante
« C’est comme si nous voyions l’ombre de tous les baryons, avec les sursauts radio rapides en contre-jour, explique Vikram Ravi, astronome à Caltech, dans un communiqué. Si vous voyez une personne face à vous, vous pouvez en apprendre beaucoup sur elle. Mais si vous ne voyez que son ombre, vous savez quand même qu’elle est là et quelle est sa taille approximative. »
Aujourd’hui, ses collègues de Caltech et du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (États-Unis) et lui-même rapportent, dans la revue Nature Astronomy, avoir appliqué la méthode à pas moins de 69 FRB situés à des distances allant d’environ 11,74 millions à quelque 9,1 milliards d’années-lumière.
Le saviez-vous
Parmi les sursauts radio rapides étudiés par les chercheurs de Caltech et du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (États-Unis), il y a FRB 20230521B. Situé à 9,1 milliards d’années-lumière de notre Terre, il est le plus éloigné enregistré jusqu’ici.
Plus d’un millier de sursauts radio rapides ont déjà été détectés par les astronomes. Mais seulement une centaine a, jusqu’ici, pu être localisée dans des galaxies précises. Or connaître la distance entre le FRB et notre Terre est important ici. Ainsi, les résultats obtenus par les astronomes américains sont bel et bien significatifs.
Les sursauts radio rapides, des alliés précieux
Les chercheurs détaillent que 76 % de la matière ordinaire de notre Univers se trouve dans le milieu intergalactique. Environ 15 % se cachent dans les halos galactiques, et le reste est concentré à l’intérieur des galaxies, dans les étoiles ou dans le gaz galactique froid. Une distribution qui concorde avec les prédictions du modèle standard cosmologique. Mais qui est donc désormais, pour la toute première fois, confirmée par l’observation.
Et déjà, les astronomes imaginent d’autres manières dont les sursauts radio rapides pourraient les aider à démêler les fils du secret de notre Univers. En leur permettant enfin, par exemple, de déterminer la masse du neutrino. Le tout grâce à des instruments de plus en plus performants et capables de débusquer de plus en plus de FRB. Comme le radiotélescope DSA-2000 de Caltech, actuellement en phase de planification dans le désert du Nevada (États-Unis). Il devrait être en mesure de détecter et de localiser jusqu’à 10 000 sursauts radio rapides… par an !