Les galaxies éjectent la matière plus violemment que prévu
Une nouvelle analyse révèle que les trous noirs supermassifs dans les galaxies projettent la matière baryonique bien plus agressivement que ne le pensaient les scientifiques auparavant, expliquant le gaz cosmique manquant depuis longtemps. Des chercheurs de l'Université de Californie, Berkeley, ont combiné des observations du fond diffus cosmologique pour cartographier comment cette matière ordinaire diverge de la matière noire. Les résultats mettent en lumière le rôle puissant des trous noirs dans la formation de la distribution de masse de l'univers.
Pendant des années, les cosmologues se sont interrogés sur l'emplacement de la matière baryonique, la substance ordinaire composée de particules comme les protons et les neutrons qui forme les étoiles, les planètes et le gaz. Bien que la matière noire domine l'univers, les baryons semblaient partiellement absents, avec seulement quelques pour cent verrouillés dans les étoiles et le reste sous forme de gaz diffus et difficile à détecter.
Boryana Hadzhiyska, de l'Université de Californie, Berkeley, et son équipe ont abordé cela en analysant le fond diffus cosmologique — l'éclat résiduel du big bang. Ils ont examiné comment la matière baryonique projette des ombres sur ce rayonnement et comment les champs gravitationnels d'objets massifs le déforment. Cela leur a permis de localiser précisément où la matière baryonique s'accroche aux halos de matière noire et où elle se sépare, tant à l'intérieur des galaxies qu'à travers l'espace intergalactique.
Les résultats montrent que la matière baryonique est plus dispersée que la matière noire, suggérant que les trous noirs supermassifs au centre des galaxies l'éjectent avec une violence inattendue. « La matière se compose de matière noire, qui est le composant prédominant, et de matière baryonique ou, essentiellement, de gaz. Pour ce gaz, seulement environ quelques pour cent sont sous forme d'étoiles, et le reste sous forme de gaz diffus, » a expliqué Hadzhiyska.
Les experts saluent le travail pour avoir clarifié les influences des trous noirs. « Comprendre exactement comment ce processus se déroule et à quel point il est fort, c'est-à-dire combien de matière peut réellement être éjectée d'une galaxie donnée est resté [jusqu'à présent] extrêmement incertain, » a déclaré Colin Hill, de l'Université Columbia. « Cela nous donne une sonde complémentaire pour comprendre le rôle des trous noirs supermassifs dans le déplacement du gaz autour des galaxies, » a ajouté Alex Krolewski, de l'Université de Waterloo.
Ces insights pourraient résoudre les débats sur la granularité de l'univers, où la gravité regroupe la matière. L'équipe prévoit d'intégrer plus de données, comme des sursauts radio rapides traversant le gaz. « Un 'recensement des baryons' encore meilleur avec moins d'incertitudes est encore nécessaire, » a noté Michael Shull, de l'Université du Colorado Boulder. Hadzhiyska espère qu'il pourrait révéler des déviations de la cosmologie standard, en particulier dans le comportement de la matière noire. L'étude paraît dans Physical Review D (DOI : 10.1103/kclp-x5j1) et arXiv (DOI : 10.48550/arXiv.2507.14136).