Constraining the Baryon Fraction in Extragalactic Diffuse Ionized Gas with 124 Localized Fast Radio Bursts
En utilisant un échantillon de 124 sursauts radio rapides localisés, cette étude contraint la fraction baryonique du gaz ionisé diffus extragalactique à plus de 90 %, fournissant une preuve solide que la majorité des baryons manquants de l'univers résident dans cette phase du milieu intergalactique.
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Imaginez l'univers comme un gigantesque océan invisible. Depuis des décennies, les astronomes tentent de compter « l'eau » de cet océan — la matière normale composée d'atomes, d'étoiles et de planètes, connue sous le nom de baryons. Nous savons exactement quelle quantité d'eau devrait s'y trouver d'après le rayonnement fossile du Big Bang et la recette de l'univers primitif. Mais quand nous regardons autour de nous, nous ne trouvons qu'environ 18 % de cette eau sous la forme de galaxies, d'amas et de gaz tourbillonnant autour d'eux. Les 53 % restants se trouvent dans un brouillard chaud et ténu entre les galaxies. Cela laisse 30 % de la matière normale de l'univers complètement disparus. C'est comme préparer un gâteau avec une recette qui demande deux tasses de farine, mais quand on pèse le gâteau fini, on n'en trouve qu'une tasse et demie. Où est passée le reste ? Les scientifiques soupçonnent que les ingrédients manquants se cachent dans un gaz diffus, super chaud et ionisé, trop faible pour être vu directement. Pour résoudre ce mystère, les chercheurs utilisent des « messagers » cosmiques appelés sursauts radio rapides (FRB). Il s'agit de brefs et intenses éclats d'ondes radio provenant du fin fond de l'espace. Tandis qu'ils voyagent vers la Terre, ils traversent le gaz invisible, et le gaz ralentit différentes couleurs de l'onde radio de quantités différentes. Cet « étirement » du signal, appelé dispersion, agit comme une règle cosmique, nous indiquant exactement la quantité de gaz que le signal a traversée.
Dans cette nouvelle étude, une équipe de chercheurs a utilisé la dernière série de 124 sursauts radio rapides localisés pour enfin jeter un regard attentif sur ce gaz manquant. Considérez ces sursauts comme 124 lampes de poche différentes projetant leur faisceau à travers l'océan cosmique. En mesurant à quel point le signal de chaque lampe de poche a été « étiré » et en soustrayant les quantités connues de gaz dans notre propre galaxie, la Voie lactée, et dans les galaxies d'où proviennent les sursauts, les scientifiques ont pu isoler la quantité de gaz située dans l'espace entre les galaxies. Ils ont testé cela par rapport à trois modèles différents de l'expansion et du comportement de l'univers, incluant certains suggérant que la force qui pousse l'univers à s'étendre (l'énergie noire) pourrait changer au fil du temps. Les résultats sont frappants : les données suggèrent fortement que les baryons manquants se cachent bel et bien dans ce gaz diffus et ionisé. En fait, l'étude révèle que plus de 90 % de toute la matière normale de l'univers réside dans ce brouillard invisible et chaud. Bien que les chercheurs n'aient pas pu prouver que la quantité de gaz change à mesure que l'univers vieillit, ils ont confirmé que la matière « manquante » ne manque pas du tout — elle est simplement très difficile à voir. Cette découverte apporte une solution puissante au problème des baryons manquants qui dure depuis des décennies, confirmant que l'univers est rempli de la matière attendue, elle est juste cachée à la vue de tous.
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