Pour la première fois, un filament cosmique long de 3 millions d’années-lumière a été imagé directement, offrant un aperçu inédit de l’ossature cachée de notre Univers. Jusqu’à présent, la matière dans l’espace intergalactique, organisée en un vaste réseau connu sous le nom de toile cosmique, restait particulièrement difficile à observer. Grâce à des centaines d’heures d’observations, une équipe internationale de chercheurs a réussi à capturer l’image la plus nette jamais obtenue de l’un de ces filaments.
Ce filament relie deux galaxies en pleine formation et remonte à une époque où l’Univers n’avait qu’environ 2 milliards d’années. Cette découverte majeure permet de mieux comprendre comment la matière s’organise à très grande échelle.
La toile cosmique et le rôle de la matière noire
La matière noire, qui constitue environ 85 % de toute la matière de l’Univers, joue un rôle crucial dans le façonnement des structures cosmiques. Sous l’influence de la gravité, elle forme un vaste réseau complexe de filaments. C’est aux intersections de ces filaments que les galaxies les plus brillantes prennent forme.
Cette toile cosmique agit comme la colonne vertébrale de l’Univers, guidant les flux de gaz qui alimentent la formation des étoiles au sein des galaxies. L’étude du mouvement et des interactions de ce gaz pourrait améliorer considérablement notre compréhension de la naissance et de l’évolution des galaxies.
Cependant, l’observation directe de ce gaz intergalactique représente un défi immense. Jusqu’à présent, les scientifiques le détectaient principalement de manière indirecte, en mesurant comment il absorbait la lumière provenant d’objets lointains et brillants. Bien que précieuses, ces observations ne révélaient pas clairement la répartition du gaz. L’hydrogène, l’élément le plus abondant de l’Univers, n’émet qu’une lueur très faible, ce qui le rendait presque invisible pour les télescopes des générations précédentes.
Une percée technologique avec MUSE et le VLT
Dans cette nouvelle étude, une équipe internationale dirigée par des chercheurs de l’Université de Milan-Bicocca, incluant des scientifiques de l’Institut Max Planck d’astrophysique (MPA), a obtenu une image haute définition sans précédent. Pour ce faire, ils ont utilisé MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), un spectrographe innovant installé sur le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire Européen Austral au Chili.
Même avec les capacités avancées de cet instrument sophistiqué, le groupe de recherche a dû mener l’une des campagnes d’observation MUSE les plus ambitieuses jamais réalisées sur une seule région du ciel. L’acquisition des données s’est étalée sur des centaines d’heures pour réussir à détecter le filament avec une précision suffisante.
L’image la plus nette jamais obtenue
L’étude, dirigée par Davide Tornotti, doctorant à l’Université de Milan-Bicocca, a exploité ces données ultrasensibles pour produire l’image la plus nette jamais réalisée d’un filament cosmique. Cette structure s’étend sur 3 millions d’années-lumière et connecte deux galaxies, chacune abritant un trou noir supermassif actif.
Cette découverte, récemment publiée dans la revue Nature Astronomy, ouvre de nouvelles voies pour contraindre directement les propriétés du gaz au sein des filaments intergalactiques et pour affiner notre compréhension de l’évolution galactique.
Confirmation des simulations par superordinateur
Davide Tornotti explique l’importance de cette capture : « En capturant la faible lumière émise par ce filament, qui a voyagé pendant un peu moins de 12 milliards d’années pour atteindre la Terre, nous avons pu caractériser sa forme avec précision. Pour la première fois, nous avons pu tracer la frontière entre le gaz résidant dans les galaxies et la matière contenue dans la toile cosmique grâce à des mesures directes. »
Les chercheurs ont tiré parti de simulations de l’Univers réalisées sur des superordinateurs au MPA pour calculer les prédictions de l’émission filamentaire attendue selon le modèle cosmologique actuel. Les résultats sont probants : en comparant la nouvelle image haute définition avec la théorie, les scientifiques ont constaté un accord substantiel entre la théorie actuelle et les observations.
Vers une nouvelle vision de l’Univers
Cette découverte et la concordance encourageante avec les simulations informatiques sont essentielles pour comprendre l’environnement gazeux ténu autour des galaxies. Elles ouvrent de nouvelles possibilités pour déterminer avec précision comment les galaxies s’approvisionnent en « carburant » pour former des étoiles.
Fabrizio Arrigoni Battaia, scientifique du MPA impliqué dans l’étude, conclut avec prudence et ambition : « Nous sommes ravis de cette observation directe et haute définition d’un filament cosmique. Mais comme on dit en Bavière : « Eine ist keine » – une seule ne compte pas. Nous rassemblons donc davantage de données pour découvrir d’autres structures de ce type, avec pour objectif ultime d’avoir une vision complète de la manière dont le gaz est distribué et circule dans la toile cosmique. »
Source : scitechdaily
