L'une des idées les plus fascinantes de la cosmologie moderne est que nous ne connaissons que 5 % de l'Univers. L'énergie noire représente 68 %, tandis que la matière noire en constitue 27 %. La nature de ces composantes mystérieuses intrigue les cosmologistes depuis des décennies.
Moins connue mais tout aussi énigmatique : près de la moitié de ces 5 % de matière "normale" (ou baryonique), qui forme les étoiles, planètes, gaz et nous-mêmes, reste introuvable.
Jean-Pierre Macquart, professeur de radioastronomie à l'Université Curtin en Australie, J. Xavier Prochaska, professeur d'astronomie et d'astrophysique à l'Université de Californie à Santa Cruz, et leurs collègues, affirment avoir résolu le "problème des baryons manquants".
La quantité de matière baryonique est estimée à partir du rayonnement de fond cosmique (relique du Big Bang) et de la nucléosynthèse primordiale. Pourtant, en recensant celle des galaxies, nous en trouvons beaucoup moins que prévu.
Macquart explique : « Nous manquons la moitié de la matière baryonique attendue. L'espace est si ténu que cela équivaut à un ou deux atomes dans un bureau. Pas étonnant que les télescopes traditionnels peinent à la détecter. »
Les baryons manquants se cachent dans des filaments de gaz intergalactiques, confirmés récemment via des quasars, rayons X et le fond diffus cosmologique. Mais ces méthodes ne sondent que des portions limitées.
L'équipe de Macquart et Prochaska a franchi une étape décisive en utilisant les Fast Radio Bursts (FRB). Ces éclats intenses, issus d'autres galaxies et durent quelques millisecondes, ont une origine inconnue.
Ils agissent comme une lampe torche : les gaz baryoniques dispersent leur lumière comme un prisme. Plus de matière sur la trajectoire signifie plus de dispersion. En mesurant celle-ci et la distance du FRB (via ASKAP en Australie et le Very Large Telescope au Chili), on déduit la densité de matière.
Sur six FRB, cette méthode fournit une estimation fiable de la densité baryonique totale, cohérente avec le fond cosmique micro-ondes et la nucléosynthèse. Après 20 ans, le mystère est résolu.
Les résultats, publiés le 27 mai 2020 dans Nature, marquent une avancée majeure.
Crédit photo : ICRA
