La mise en lumière et la première image directe d’un filament s’étendant sur 3 millions d’années-lumière représentent une avancée qui change la donne en astronomie. Ce filament relie deux galaxies en pleine formation, chacune hébergeant un trous noirs supermassifs. Cette prouesse a été rendue possible grâce à une série d’observations intenses menées dans le cadre du projet MUSE Ultra Deep Field (MUDF), utilisant l’instrument Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) installé sur le Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral, au Chili.
La matière noire et le réseau qui tisse l’univers
La matière noire, qui représente environ 85 % de toute la matière existante dans l’Univers, joue un rôle majeur dans la construction des structures cosmiques. Elle forme un maillage de filaments sous l’effet de la gravitation (ce qui guide le flux de gaz indispensable à la formation des étoiles). Les galaxies les plus lumineuses se forment aux carrefours de ces filaments, comme le prévoyaient déjà les théories sur la matière noire froide. Ce réseau, bien que invisible, sert de squelette autour duquel se développent les structures que nous pouvons observer.
Les défis et comment on a regardé
Observer directement le gaz intergalactique relève d’un sacré défi pour les astronomes. Jusqu’à présent, on ne le détectait qu’indirectement par sa capacité à absorber la lumière provenant d’objets lumineux et lointains. L’hydrogène, l’élément le plus répandu dans l’Univers, émet une lumière très faible que les télescopes d’autrefois peinaient à capter. Mais grâce à une équipe internationale pilotée par des chercheurs de l’Université de Milano-Bicocca, on a pu obtenir une image en haute définition sans précédent d’un filament cosmique. Cette avancée a permis de détailler précisément les profils de luminosité le long du filament et sur sa largeur.
Retombées et ce qu’on peut attendre
Cette observation permet d’approfondir notre connaissance des propriétés du gaz qui compose les filaments intergalactiques et ouvre aussi la porte à une approche inédite pour explorer la formation et l’évolution des galaxies massives. Par ailleurs, cette découverte offre une nouvelle manière de tracer la distribution à grande échelle de la matière noire dans l’Univers et pourrait fournir des indices sur la manière dont les galaxies se ravitaillent en gaz pour leur croissance.
Les résultats obtenus se calquent très bien sur les simulations réalisées sur superordinateur, confirmant ainsi les modèles actuels fondés sur la matière noire froide. En plus, cette avancée ouvre des perspectives inédites pour comprendre comment les galaxies se nourrissent en gaz.
Fabrizio Arrigoni Battaia, chercheur au Max Planck Institute for Astrophysics et impliqué dans cette étude, ne cache pas son enthousiasme en parlant de cette observation haute définition : « Eine ist keine » – « une ne compte pas » (insistant sur le fait qu’il faut en découvrir d’autres pour mieux comprendre). Le travail, intitulé « High-definition imaging of a filamentary connection between a close quasar pair at z = 3 » et publié dans Nature Astronomy le 29 janvier 2025, réunit plusieurs chercheurs, dont Davide Tornotti et Michele Fumagalli.
Cette avancée nous amène à revoir notre vision du cosmos et incite à se pencher encore plus sur ce réseau complexe qui organise notre superstructure galactique.
