Le télescope spatial à rayons X Chandra de la NASA a localisé deux nuages énormes de gaz chaud interstellaires qui pourraient partiellement expliquer la nature de la matière noire. Ces nuages seraient la meilleure preuve qu'un vaste réseau cosmique du gaz chaud contient la matière manquante recherchée depuis maintenant longtemps, soit environ la moitié des atomes et des ions de l'univers.
Les astronomes ont utilisé Chandra pour observer Mkn 421, une galaxie lointaine (400 millions d'années lumière de la Terre) qui s'est embrasée pendant environ deux ans. Leurs données ont prouvé que deux nuages séparés de gaz contenant des ions de carbone, d'azote, d'oxygène, et de néon absorbaient les rayons X en provenance de cette galaxie.
Le compte n'était pas bon
Diverses mesures donnent une bonne évaluation de la densité massique des baryons (les neutrons et les protons qui composent les noyaux des atomes) dans l'univers il y a 10 milliards d'années. Cependant, une grande proportion de ces baryons a disparu depuis. "Un inventaire de tous les baryons des étoiles et des gaz à l'intérieur et à l'extérieur des galaxies explique un peu plus de la moitié des baryons qui existaient peu de temps après le Big Bang," a expliqué Fabrizio Nicastro du centre Harvard-Smithsonian d'astrophysique, "maintenant nous avons trouvé la cachette probable des baryons manquants."
Des simulations sur ordinateur prévoyaient que cette matière manquante pourrait être façonnée en une structure en réseau de nuages gazeux, à partir desquels les amas de galaxies se sont formés. Cependant, ces nuages avaient toujours défié la détection jusqu'à présent en raison de leur faible densité et de leurs variations de température estimées entre quelques cent mille à un million de degrés Celsius.
Des preuves de l'existence de cette matière intergalactique ultra chaude avait été détectées autour de notre galaxie et dans le Groupe Local, mais jamais en dehors de notre voisinage cosmique immédiat ce qui rendait incertaines toutes les évaluations de la densité de masse universelle des baryons.
Des nuages lourds
La découverte de nuages beaucoup plus éloignés est survenue quand l'équipe a tiré profit de l'illumination historique en rayons X du quasar de la galaxie Mkn 421 qui a débuté en octobre 2002. Deux observations de Mkn 421 par Chandra en octobre 2002 et juillet 2003, ont rapporté des données spectrales d'excellente qualité. Ces données ont prouvé que deux nuages distincts de gaz chaud, situés à 150 millions et 370 millions d'années lumière de la Terre, filtraient ou absorbaient les rayons X émis par Mkn 421.
Absorption des rayons X du quasar de Mkn 421
par deux nuages intergalactiques de gaz chaud diffus
Spectre rayon X du quasar
Les données en rayons X prouvent la présence d'ions du carbone, de l'azote, de l'oxygène, et du néon et que la température des nuages est d'environ 1 million de degrés de Celsius. La combinaison de ces données avec des observations aux longueurs d'onde ultraviolettes a permis à l'équipe d'estimer l'épaisseur (environ 2 millions d'années lumière) et la densité de masse des nuages.
En supposant que la taille et la distribution de ces nuages représentatives, Nicastro et ses collègues ont pu faire la première évaluation fiable de la densité de masse moyenne des baryons au sein de tels nuages partout dans l'univers. Ils ont constaté que leur résultat est conforme à la densité de masse des baryons manquants.