Une étude découvre une toile cosmique qui relie l'univers et façonne la matière noire

Il reste encore beaucoup à découvrir sur le vaste univers au-delà de la planète Terre. Mais ce que l'on sait jusqu'à présent, c'est que le cosmos est relié par une toile cosmique composée d'immenses fils de matière noire et de gaz qui s'étendent sur des millions d'années-lumière et finissent par se croiser, formant des "nœuds" d'amas de galaxies. Un peu déroutant à comprendre, n'est-ce pas ? Mais ce qui est le plus important ici, c'est que ce réseau peut façonner de manière significative la distribution et même l'évolution des galaxies, un fait que les scientifiques sont de plus en plus près à démêler grâce aux technologies avancées.

Chercheur et étudiant diplômé en astronomie à l'Université d'Édimbourg, Callum Donnan, ainsi que son équipe de recherche, ont identifié un modèle fondamental concernant la composition chimique des galaxies et comment leurs positions dans le réseau peuvent affecter la vitesse de production de la matière noire. 

En utilisant l'observation réelle comme méthodologie avec des simulations faites par l'intelligence artificielle, le groupe a découvert que les galaxies les plus proches des « nœuds » de la toile présentent un enrichissement chimique plus important que les plus éloignées. Cette découverte est dans l'étude publiée sur le site Nature Astronomie et explore l'une des nombreuses dynamiques mystérieuses qui régissent l'univers. 

Qu'est-ce que le web cosmique ?

Le terme a été inventé par l'astrophysicien Richard Bond en 1996 à l'Université de Toronto pour décrire un structure de grappes entrelacées et de filaments formés naturellement, principalement par de la matière noire mélangée à du gaz. C'est aussi l'espace dans lequel se forment les galaxies. 

Qu'est-ce que la matière noire ?

La matière noire est un mystérieux élément non lumineux qui constitue une grande partie de l'univers - nous savons qu'il existe, mais il n'a jamais été vu. Même si les astronomes étudient sa relation avec les effets gravitationnels depuis des décennies, sa nature est une inconnue à découvrir. 

Incidemment, parce qu'on ne la voit pas, l'existence de la matière noire a été déduit car, sans lui, probablement les étoiles, les planètes, les galaxies et le réseau cosmique lui-même n'auraient pas de sens et ne fonctionneraient pas comme ils le font.

La matière noire est totalement invisible. Il n'émet ni lumière ni énergie et ne peut donc pas être détecté par les capteurs et détecteurs conventionnels. Selon les scientifiques, la réponse pourrait résider dans sa composition. 

Études sur l'enrichissement chimique dans les galaxies

Dans une interview avec Vice, Donnan commente que la théorie selon laquelle il existe un lien entre la façon dont les galaxies évoluent et la façon dont leurs positions dans le réseau cosmique peuvent être liées à cela est déjà débattue. 

Cependant, l'obtention de preuves d'observation a été difficile en raison de la nécessité d'enquêtes spectroscopiques denses couvrant une grande partie du ciel. Les résultats de cela sont apparus récemment, mais le fait que les propriétés du gaz s'entremêlent avec la toile n'a pas été exploré en détail auparavant.

Pour arriver à cette question, le chercheur, avec son équipe, a étudié en profondeur des galaxies situées à environ un milliard d'années-lumière de la Voie lactée. Ils ont été observés par Sondage Sloan Digital Sky (SDSS) – l'un des dispositifs astronomiques les plus grands, les plus détaillés et les plus cités qui ait jamais existé – au Nouveau-Mexique, aux États-Unis, qui couvre une grande partie du ciel. Les compositions élémentaires des gaz dans les espaces interstellaires des galaxies ont été étudiées au moyen d'une propriété connue sous le nom de métallicité en phase gazeuse.

Comme mentionné ci-dessus, les galaxies les plus proches des "nœuds" de la toile cosmique s'avèrent avoir plus d'enrichissement chimique🇧🇷 Les résultats des recherches menées ont montré qu'un tel développement élémentaire rend ces galaxies plus riches en métaux — ici, le « métal » suit la logique de l'astronomie, qui considère sous ce terme tout élément autre que l'hydrogène ou l'hélium.

Avec l'aide de la technologie sophistiquée de la plateforme IllustrisTNG, les chercheurs ont également pu mieux analyser la composition des filaments de la toile et des fils qui s'étendent à travers l'univers, joignant les nœuds. Une autre découverte importante, également liée à la position des galaxies dans le réseau cosmique, est que, selon l'endroit où elles se trouvent, leur contenu chimique peut être modifié même en tenant compte de facteurs tels que la densité.

Sur ce, viens la question de savoir pourquoi les galaxies plus proches de nous sont enrichies de plus de métaux par rapport à ceux dispersés le long des fils ou même dans les vides de la nappe. Pour répondre, Donnan et l'équipe ont considéré deux probabilités : l'absorption de gaz à l'extérieur des galaxies et l'évolution des étoiles et de la matière noire à l'intérieur de celles-ci. 

Les galaxies, en général, absorbent les gaz dispersés dans l'espace intergalactique et s'en « nourrissent ». Mais celles situées loin des nœuds consomment beaucoup plus de ces éléments chimiques que celles situées à proximité. Il est important de souligner que le gaz intergalactique est pauvre en métaux, il dilue donc le gaz avec un enrichissement chimique des galaxies lointaines, entraînant la diminution du processus de métallicité de la phase gazeuse. D'un autre côté, les galaxies plus proches de nous ne consomment pas autant de gaz intergalactique avec moins de métal - cela les aide à suivre la concentration plus élevée de métaux plus lourds. 

De plus, les galaxies les plus proches de nous semblent s'être développées plus tôt que celles situées plus loin. Cet aspect les avantage par rapport à la naissance de nouvelles étoiles et à la collecte de matière noire, une substance mystérieuse disséminée dans l'univers. 

Donnan explique la logique trouvée avec l'analyse : "[…] cela montre un lien entre l'avancement de la structure de la matière noire dans l'univers et la métallicité du gaz grâce à l'augmentation de la formation d'étoiles précoces ».

L'étude de l'astronomie, en particulier du rôle de la matière noire dans l'univers et de sa connexion aux galaxies et au réseau cosmique, est trop complexe pour être explorée, associée et comprise. Le chercheur et son équipe considèrent cette découverte comme la première étape importante pour trouver des réponses et affirmer que les technologies en cours de développement seront des outils cruciaux pour percer de nombreux mystères. Un exemple cité est l'essentiel L'instrument spectroscopique à énergie noire (DESI) qui a créé la carte 3D la plus élaborée de l'univers publiée à ce jour et a le potentiel d'explorer les liens cachés entre les structures cosmiques et l'enrichissement chimique des galaxies. 

"Avec le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), nous aurons des spectres pour accéder à plus d'informations sur les galaxies, ce qui nous permettra d'approfondir cette question et de commencer à vraiment démêler la manière dont le Web influence l'évolution des galaxies.», souligne Donnan. 🇧🇷DESI nous permettra également de voir cet effet dans les évolutions passées et donc nous pourrons voir comment le rôle du réseau cosmique dans l'évolution des galaxies change au fil du temps.», complète.

Le prochain objectif de Donnan et de son équipe est d'essayer d'arriver à une vue d'ensemble complète de l'évolution des galaxies et, pour cela, il est important d'exalter le rôle central de la toile dans le cosmos. 

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Fontes: Vice, Nature Astronomie, Science e évenementiels