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Une partie de la matière manquante de l'Univers se trouverait en dehors des galaxies

La matière pose un certain nombre de problèmes. Parmi eux, on pense spontanément à la matière noire : elle n'a jamais été observée directement, mais son existence est postulée par l'observation indirecte et par sa nécessité dans le modèle standard. Il se trouve que la matière ordinaire a, elle aussi, ses mystères. La moitié de la matière ordinaire est manquante : une part des baryons qui la composent sont introuvables. Or, retrouver cette matière est essentiel pour bien comprendre le processus de formation des galaxies.

Il y a tout de même des pistes. En 2020, une étude basée sur les observations du satellite HaloSat suggérait que l'on pourrait retrouver ces baryons manquants dans le halo galactique. Une nouvelle étude, parue ce 16 septembre 2021, détaille une observation récente qui a permis d'identifier une partie de cette matière manquante de l'Univers. Les auteurs appartiennent à une équipe internationale, dont plusieurs Français adossés au CNRS et à l’Université Claude Bernard Lyon 1.

Un vent galactique entre une jeune galaxie et une nébuleuse

C'est grâce à l'instrument « MUSE » du Very Large Telescope que cette observation a été possible. Ce spectrographe permet de découvrir et d'étudier de très jeunes galaxies. Cela a permis de mettre au jour un certain nombre de galaxies dans l'espace profond : par exemple, en 2021, les scientifiques découvrent grâce à cet outil des milliards de galaxies naines cachées dans la « toile cosmique » de l’Univers jeune.

Dernièrement, l'instrument MUSE a permis de cartographier un vent galactique situé entre une jeune galaxie en formation et une nébuleuse. La cartographie détaillée a été rendue possible grâce à la présence proche d'un quasar, agissant tel une sorte de phare cosmique. Ce vent galactique constitue d'une certaine façon une route où s'échangent, entre la galaxie et la nébuleuse proche, du gaz et de la poussière... de la matière ordinaire. Jusque là, rien de bien surprenant : les nébuleuses sont plutôt bien connues, et ce n'est pas la première observation d'une jeune galaxie, loin de là.

La découverte se situe dans la cartographie précise de l'ensemble, et donc de cette configuration particulière : la présence d'une nébuleuse faite de matière ordinaire à proximité d'une jeune galaxie en formation n'était jusqu'alors que postulée. Il s'agit là, en revanche, d'une observation directe, confirmée. Cet échange semble donc montrer que, s'il y a de la matière ordinaire manquante dans les galaxies, cela signifie que les baryons se sont échappés de celles-ci, et qu'ils sont à trouver en dehors des galaxies.  Une fuite qui a lieu lors de la formation même de la galaxie. Selon les auteurs, cela suggère qu'une grande partie de la matière ordinaire se situe en dehors des galaxies, et qu'une bonne part de la matière manquante est donc à trouver dans cette périphérie.

Cela ne signe pas là la fin des recherches sur le mystère de la matière baryonique manquante, loin de là, mais cela apporte de nouveaux éléments aux modèles sur la formation des galaxies, permettant de résoudre peu à peu le puzzle de la matière ordinaire manquante.