Une partie manquante de la matière de l’Univers trouvée grâce à MUSE

Les galaxies sont capables de recevoir et d’échanger de la matière avec leur environnement extérieur grâce aux vents galactiques résultant de l’explosion d’étoiles. Grâce à l’instrument MUSE du Very Large Telescope de l’ESO, une équipe de recherche internationale menée côté français par le CNRS et l’université Claude Bernard Lyon 1, a cartographié un vent galactique pour la première fois. Cette observation unique, détaillée dans une étude publiée dans MNRAS le 16 septembre 2021, permet de comprendre où se situe une partie manquante de la matière de l’Univers et d’observer la formation d’une nébuleuse autour d’une galaxie.
 

Les galaxies, véritables îlots d’étoiles dans l’Univers, possèdent de la matière ordinaire, dite baryonique, constituée d’éléments du tableau périodique, et de la matière noire, de composition encore inconnue. Un des problèmes majeurs pour comprendre la formation des galaxies est qu’environ 80 % des baryons composant la matière normale de ces dernières sont manquants. D’après les modèles, ils seraient renvoyés en-dehors des galaxies dans l’espace inter-galactique, grâce aux vents galactique issus d’explosions d’étoiles.

Grâce à l’instrument MUSE, une équipe internationale menée côté français par des chercheurs du CNRS et de l’université Claude Bernard Lyon 1 a réussi à cartographier en détail un vent galactique à l’origine d’échanges entre une jeune galaxie en formation et une nébuleuse (autrement dit un nuage composé de gaz et de poussières interstellaires).

L’équipe a choisi d’observer la galaxie Gal1 en raison de la présence à proximité d’un quasar, véritable « phare » pour les scientifiques qui les a orientés vers la zone d’étude. Ils comptaient également observer une nébuleuse autour de cette galaxie. Cependant, le succès de cette observation était d’abord incertain, car la luminosité de la nébuleuse était inconnue.

Finalement, le positionnement parfait de la galaxie, du quasar ainsi que la découverte d’échanges de gaz dus aux vents galactique, a permis de dresser une cartographie unique. Cela a rendu possible la première observation de la formation d’une nébuleuse se trouvant simultanément en émission et en absorption de magnésium, une partie des baryons manquants de l’Univers, avec la galaxie Gal1.

Ce type de nébuleuse de matière normale est connu dans l’Univers proche, mais leur existence pour des galaxies jeunes en formation n’était que supposée.

Les scientifiques ont donc découvert une partie des baryons manquants de l’Univers permettant de confirmer que 80 à 90 % de la matière normale se situe en-dehors des galaxies. Cette observation va ainsi permettre de compléter les modèles d’évolution des galaxies.
 

En savoir plus

Le communiqué de presse du CNRS est à retrouver ici.

Pour en savoir plus sur le fonctionnement et l'histoire de l'instrument MUSE construit à l'observatoire de Lyon, le documentaire Muse, la machine à explorer le temps est disponible sur la chaîne YouTube du CNRS et ci-dessous :


Un reportage photo sur l'installation de MUSE sur le VLT est aussi disponible sur le site Science pour tous de l'UCBL ici.

Vous pouvez également découvrir un autre projet de recherche utilisant MUSE avec une de nos dernières conférences en ligne disponible en rediffusion : « Comment nous avons trouvé la toile cosmique » par Roland Bacon du CRAL, co-auteur de la publication.
 

Référence de l'article

Johannes ZABL*, Nicolas BOUCHÉ*, Lutz WISOTZKI, Joop SCHAYE, Floriane LECLERCQ, Thibault GAREL*, Martin WENDT, Ilane SCHROETTER, Sowgat MUZAHID, Sebastiano CANTALUPO, Thierry CONTINI, Roland BACON*, Jarle BRINCHMANN et Johan RICHARD*. MusE GAs FLOw and Wind (MEGAFLOW) VIII. Discovery of a MgII emission halo probed by a quasar sightline. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 507, n°3, p. 4294-4315. Novembre 2021. https://doi.org/10.1093/mnras/stab2165.

* : chercheurs affiliés au Centre de recherche astrophysique de Lyon (CRAL)