Les galaxies perdues

96 % de l’Univers est constitué de matière noire et d’énergie sombre. Le 4 % restant est constitué par la matière ordinaire. Selon James Geach, les 200 milliards de galaxies estimées dans la matière observable constituent un petit nombre par rapport à la quantité initiale de matière baryonique.

Dans un article publié dans la revue Pour la science, cet astrophysicien de l’Université McGill présente une nouvelle vision de l’évolution des galaxies. Plusieurs images saisissantes illustrent son exposé.

Au point de départ, James Geach explique les distinctions entre la matière noire et l’énergie sombre, qui sont des substances inconnues, et la matière ordinaire dont seule une fraction est détectée. Il rappelle qu’il y avait plus de baryons à l’aube de l’Univers que nous n’en détectons directement aujourd’hui.

La première partie de son article porte sur la détection de la matière baryonique. Seule une petite partie des baryons a été débusquée, ce qui implique que l’équivalent de 500 milliards de galaxies reste à trouver.

La deuxième partie de son texte présente le WHIM, une forme de gaz intergalactique (warm-hot intergalactic medium, milieu intergalactique chaud à très chaud). L’analyse des propriétés du WHIM remet en question le modèle standard de la formation des galaxies (images ci-dessous).

Dans la troisième partie de sa présentation, le chercheur explique comment le processus de rétroaction galactique peut expliquer la faible quantité de galaxies observées dans l’Univers visible. Il relate sa contribution dans l’étude d’une nouvelle classe d’objets, les nuages Lyman-alpha (image ci-dessous).

La dernière partie est consacrée à la nouvelle vision de l’évolution des galaxies basée sur le processus du cycle baryonique. Deux citations témoignent de cette nouvelle vision de notre Univers :

« La matière ordinaire entre et sort des galaxies de façon cyclique, et à tout moment, c’est l’espace intergalactique qui en contient le plus. »

« Nous ne sommes qu’une phase éphémère, l’hôte d’un instant de cette rare substance que nous qualifions d’ordinaire. »

Images

L’article de James Geach contient une illustration de Don Foley sur la source X d’arrière-plan H2356-309, le Mur du sculpteur et l’observatoire à rayons X Chandra. Par contre, les trois illustrations suivantes proviennent du site de la NASA :

Images of H2356-309

Position of the Sculptor Wall

This figure shows the position of galaxies in the sky, where the Milky Way is shown at the bottom, and galaxies extending out to 800 million light years from the Milky Way are shown. In this mapping we are looking down on the Milky Way and the line-of-sight towards the target of the new observations, an AGN called H2356-309. This AGN is outside the limits of this figure, as it is located two billion light years from the Milky Way. Galaxies from a range of declinations around H2356-309 were included. The line-of-sight to H2356-309 is shown by the red dashed line and the approximate position of the Sculptor Wall is shown by the light blue line. The line of sight to H2356-209 is intercepted by the Sculptor Wall about 400 million light years from the Milky Way, causing some of the X-rays from the AGN to be absorbed by gas in the WHIM.

(Credit: NASA/CXC/Univ. of California Irvine/T. Fang et al.)

Illustration of Sculptor Wall and Spectrum of H 2356-309

This artist's illustration (left) shows a close-up view of the Sculptor Wall, which is comprised of galaxies along with the warm-hot intergalactic medium (WHIM). Scientists used Chandra and XMM-Newton to detect the WHIM in this structure by examining the X-ray light from a distant quasar, which is represented in the spectrum (right). This discovery is the strongest evidence yet that the "missing matter" in the nearby Universe is located in an enormous web of hot, diffuse gas.

(Credit: Illustration: NASA/CXC/M.Weiss; Spectrum: NASA/CXC/Univ. of California Irvine/T. Fang et al.)

Une image d’un objet Lyman-alpha (NASA) est reproduite dans l’article publié dans Pour la science :

Cette masse informe d’hydrogène gazeux [en jaune] semble être le rebut de la formation d’une galaxie massive. (James Geach)

Composite Image of a Blob

This composite image shows one of the brightest objects observed in a study of 29 blobs located in a single field. Glowing hydrogen gas in the blob is shown by a Lyman-alpha optical image (colored yellow) from the Subaru telescope. A galaxy located in the blob is visible in a broadband optical image (white) from the Hubble Space Telescope and an infrared image from the Spitzer Space Telescope (red). Finally, the Chandra X-ray Observatory image (blue) shows evidence for a growing supermassive black hole in the center of the galaxy. Radiation and outflows from this active black hole are lighting up and heating the gas in the blob.

(Credit: X-ray (NASA/CXC/Durham Univ./D.Alexander et al.); Optical (NASA/ESA/STScI/IoA/S.Chapman et al.); Lyman-alpha Optical (NAOJ/Subaru/Tohoku Univ./T.Hayashino et al.); Infrared (NASA/JPL-Caltech/Durham Univ./J.Geach et al.)

Référence

Geach, James. - « Les galaxies perdues ». – Pour la science, n° 404, juin 2011. – ISSN 0153-4092. – P. 62-69. – [Citations : p. 68, 69]. – [Cette revue peut être consultée à la Grande Bibliothèque, niveau 2, section Revues].

Sur la Toile

Jim Geach (McGill University) (Site de l’auteur)
Les galaxies perdues (James Geach) (Pour la science)

H2356-309 (Object identifiers, measurements and bibliography, Images, Catalogues) (CDS Portal)
H2356-309: X-ray Discovery Points to Location of Missing Matter (Sculptor Wall, WHIM) (NASA)
Missing Baryon Science (NASA)
Secrets of Objects in Early Universe (NASA)
X-ray Discovery Points to Location of Missing Matter (WHIM) (NASA)