Pendant des décennies, les scientifiques qui observaient le ciel nocturne savaient que quelque chose n'allait pas dans leurs calculs. Quand ils comptaient toute la matière ordinaire de l'univers, les protons et les neutrons qui composent les étoiles, les planètes et les personnes, les chiffres ne correspondaient pas. Seulement environ neuf pour cent de cette matière se trouvait à l'intérieur des galaxies. Le reste avait disparu.
Maintenant, une équipe dirigée par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology a enfin cartographié où se trouve cette matière cachée. Pour la trouver, ils n'ont pas construit un télescope optique plus grand. Ils ont utilisé des explosions parmi les plus violentes du cosmos.
Ces événements produisent des sursauts radio rapides (FRB). D'une durée de quelques millisecondes, ces éclairs incroyablement brillants d'énergie radio proviennent de galaxies lointaines. Alors que ces signaux voyagent à travers l'univers, ils agissent comme des lampes de poche cosmiques éclairant les espaces sombres entre les systèmes stellaires.
Quand un FRB voyage dans l'espace, il traverse des nuages de gaz extrêmement fins. Cette rencontre modifie la lumière. Les longueurs d'onde plus courtes, bleues, du sursaut traversent facilement et arrivent les premières sur Terre. Les longueurs d'onde plus longues, rouges, rencontrent plus de résistance et arrivent un peu plus tard. En mesurant ce léger retard, les astronomes peuvent calculer la quantité exacte de gaz invisible que le flash a traversée.
Pour cartographier ce brouillard cosmique, les chercheurs du MIT ont examiné 2 870 FRB. Ces éclairs ont été capturés par une installation de télescope radio canadienne appelée CHIME. L'équipe a ensuite comparé ces éclairs à une carte de plus de six millions de galaxies, créée par le Dark Energy Spectroscopic Instrument en Arizona.
Les résultats, publiés dans Physical Review Letters, ont révélé quelque chose de surprenant. La matière manquante n'était pas regroupée près de ses galaxies hôtes. Au lieu de cela, elle s'étendait en nuages massifs et épars atteignant environ quatre millions d'années-lumière dans l'espace profond. C'est beaucoup plus loin que ce que les modèles informatiques avaient prédit.
Cette vaste étendue de gaz raconte une histoire sur la façon dont les galaxies fonctionnent. Elles ne sont pas des îles d'étoiles calmes et isolées. Au lieu de cela, elles fonctionnent comme de gigantesques fontaines cosmiques. Quand des trous noirs supermassifs projettent des jets d'énergie, ou quand des étoiles massives explosent en supernovas, elles projettent de la matière ordinaire loin dans le vide.
La nouvelle carte montre qu'environ 15 % de la matière ordinaire de l'univers flotte dans ces nuages diffus juste à l'extérieur des galaxies. Une masse de 75 % dérive dans les vastes régions vides qui séparent les galaxies. Les chercheurs pensent que ces événements violents ont beaucoup plus d'énergie qu'on ne le pensait et agissent comme un système de refroidissement pour les galaxies.