Mystère de l’univers : la densité de la matière enfin élucidée ?

Dans cet article, nous abordons une étude récente qui explore la répartition de la matière dans l’univers et les techniques utilisées pour mesurer cette répartition. Les chercheurs ont réussi à estimer la densité de la matière en utilisant une méthode basée sur les amas de galaxies, confirmant ainsi les résultats obtenus par d’autres techniques indépendantes.

Les cosmologistes estiment que seulement 20 % de la matière totale de l’univers est constituée de matière dite « baryonique », qui englobe les étoiles, les galaxies, les atomes et la vie.

Selon le Dr. Mohamed Abdullah, chercheur à l’Institut National de Recherche en Astronomie et Géophysique d’Égypte et à l’Université de Chiba au Japon, « environ 80 % est constitué de matière noire, dont la nature mystérieuse n’est pas encore connue, mais pourrait être composée de particules subatomiques encore inexplorées ».

La technique utilisée pour mesurer la matière

L’équipe de chercheurs a utilisé une technique éprouvée pour déterminer la quantité totale de matière dans l’univers : comparer le nombre et la masse des amas de galaxies par unité de volume avec les prédictions des simulations numériques.

Gillian Wilson, co-auteure de l’étude et professeure de physique à l’UC Merced, explique que « le nombre d’amas observés à l’heure actuelle, l’abondance des amas, est très sensible aux conditions cosmologiques et, en particulier, à la quantité totale de matière ».

Estimation de la masse des amas de galaxies

Anatoly Klypin, de l’Université de Virginie, souligne que « mesurer la masse d’un amas de galaxies est difficile, car la majeure partie de la matière est sombre et nous ne pouvons pas la voir directement avec les télescopes ».

Pour contourner cette difficulté, l’équipe a utilisé un indicateur indirect de la masse des amas, en se basant sur le fait que les amas plus massifs contiennent plus de galaxies que les amas moins massifs. En mesurant le nombre de galaxies dans chaque amas de leur échantillon, l’équipe a pu estimer la masse totale de chacun des amas.

Résultats et validation de la méthode

En comparant les observations et les simulations, l’équipe a trouvé que la meilleure correspondance était obtenue avec un univers composé de 31 % de matière totale, une valeur en excellent accord avec celle obtenue à partir des observations du fond diffus cosmologique (CMB) par le satellite Planck.

Tomoaki Ishiyama, de l’Université de Chiba a indiqué : « Nous avons réussi à réaliser la première mesure de la densité de matière en utilisant la relation masse-richeur (MRR), qui est en excellent accord avec celle obtenue par l’équipe Planck en utilisant la méthode CMB ».

En synthèse

Cette étude démontre non seulement que la technique MRR est un outil puissant pour déterminer les paramètres cosmologiques, mais aussi comment elle peut être appliquée à de nouvelles données issues de grands relevés d’imagerie et de spectroscopie de galaxies. Les résultats obtenus confirment les estimations précédentes de la répartition de la matière dans l’univers et valident l’utilisation de la méthode MRR pour de futures recherches.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que la matière baryonique ?

La matière baryonique est la matière ordinaire composée de protons, de neutrons et d’électrons, qui forment les atomes et les molécules. Elle englobe les étoiles, les galaxies et tout ce qui constitue la vie.

Qu’est-ce que la matière noire ?

La matière noire est une forme hypothétique de matière qui n’interagit pas avec la lumière et qui est donc invisible. Elle représente environ 80 % de la matière totale de l’univers et sa nature exacte reste un mystère.

Qu’est-ce que la relation masse-richeur (MRR) ?

La relation masse-richeur est une méthode utilisée pour estimer la masse d’un amas de galaxies en se basant sur le nombre de galaxies qu’il contient. Plus un amas est massif, plus il contient de galaxies.

Qu’est-ce que le fond diffus cosmologique (CMB) ?

Le fond diffus cosmologique est un rayonnement électromagnétique qui remplit l’univers et qui est considéré comme un vestige du Big Bang. Les observations du CMB fournissent des informations précieuses sur la composition et l’évolution de l’univers.

Quelles sont les implications de cette étude ?

Cette étude valide l’utilisation de la méthode MRR pour estimer la répartition de la matière dans l’univers et confirme les résultats obtenus par d’autres techniques indépendantes. Elle ouvre la voie à de nouvelles recherches et applications dans le domaine de la cosmologie.

Article : « Constraining Cosmological Parameters using the Cluster Mass-Richness Relation » – DOI: 10.3847/1538-4357/ace773