Une étude, dont les résultats intitulés «Detection of the Missing Baryons toward the Sightline of H1821+643» sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal  et disponibles en pdf, a permis, grâce au satellite Chandra, de confirmer l'hypothèse qu'une partie des protons et des neutrons présents lors du Big Bang, qui manquaient à l'appel d'après la théorie de la nucléosynthèse primordiale, se trouvent, cachés sous forme de noyaux légers, très chauds mais très peu lumineux, dans des filaments de matière, entre les amas de galaxies.

Rappelons tout d'abord que «lorsque l'on calcule la densité de matière baryonique normale dans le cosmos observable (et ce, à partir des contraintes de la nucléosynthèse primordiale qui relie cette densité aux rapports d'abondance des noyaux les plus légers, c'est-à-dire, en ce qui concerne les isotopes, de l'hydrogène et de l'hélium)», on constate que de la matière baryonique manque sous forme d'étoile ou de gaz dans les galaxies.

L'hypothèse avancée depuis longtemps est que ces protons manquants se trouvent «très probablement dans le Warm-Hot Intergalactic Medium (WHIM), c'est-à-dire sous forme de filaments de gaz chaud entre les galaxies». Alors que «plusieurs observations soutiennent cette hypothèse depuis quelques années», c'est «maintenant au tour du satellite Chandra de la Nasa de conforter cette solution à l'énigme des protons, et plus généralement des baryons manquants» à partir «de mesures effectuées dans le domaine des rayons X (celles obtenues dans le même domaine de longueur d'onde avec le télescope spatial XMM-Newton allaient déjà dans ce sens il y a quatre ans)».

Si «les filaments de baryons perdus ne sont pas détectables en lumière visible», ils peuvent l'être «indirectement avec des rayons X qu'ils sont en mesure d'absorber». Dans l'observation présentée dans cette étude, la difficulté venait du fait que «les télescopes en rayons X ne peuvent pas être aussi performants que des télescopes fonctionnant à des longueurs d'ondes plus élevées» et «qu'il existe un bruit qui s'ajoute au signal recherché dans le spectre utilisé», celui «des émissions en rayons X produites par la matière qui s'accrète autour d'un trou noir super massif» au cœur d'un quasar».

Afin de faire émerger ce bruit, l'étude, qui a fait ses observations sur la ligne de visée du quasar immatriculé H1821+643 (*) «situé à environ 3,5 milliards d'années-lumière de la Voie lactée, a «commencé par estimer la présence de 17 filaments présents entre nous et le quasar, grâce à des observations dans le domaine des ultraviolets»: en fait, il s'agissait «surtout d'estimer leur distance, et donc l'effet exact du décalage vers le rouge de la raie d'absorption des rayons X d'atomes d'oxygène ionisés, présent dans le WHIM». Cela a permis «de faire baisser le bruit de fond en se concentrant sur des régions des spectres où l'information devait se trouver». En outre, «ces spectres ont été empilés les uns sur les autres pour les mêmes raisons».

Ainsi, non seulement les raies d'absorption cherchées ont été mises en évidence, mais il a été possible «de calculer la quantité de baryons présents dans les filaments du WHIM ainsi que leur température: environ un million de degrés kelvins». Au bout du compte, «la quantité estimée est conforme à celle attendue si les protons et les neutrons perdus du Big Bang sont bel et bien dans le WHIM».

Lien externe complémentaire (source Simbad)

(*) H1821+643