Matière invisible : les sursauts radio en dressent la carte ✛
Après le Big Bang, l'Univers s'est rempli de matière ordinaire — des protons et des neutrons. Mais lorsque les astronomes ont additionné tout ce qu'ils voient dans les étoiles, les galaxies et le gaz, il s'est avéré que près de la moitié manquait. Cette disparition a été appelée les baryons cachés, et dès les années 1930, Fritz Zwicky avait suspecté un déficit de masse dans les amas de galaxies. Pour chercher cette matière cachée, les sursauts radio rapides se sont révélés utiles — des impulsions radio brillantes qui durent quelques millisecondes. Ils naissent probablement lorsque des étoiles à neutrons ultra-denses libèrent soudainement de l'énergie.
En traversant l'espace, les ondes radio sont ralenties par les électrons libres. Plus il y a de plasma sur leur chemin, plus le retard est notable. Ce retard s'appelle la mesure de dispersion. Imaginez que vous goûtiez une soupe dans une grande marmite sans savoir d'où vous prenez la cuillère. S'il y a plus de sel dans un coin, vous le sentirez. De la même manière, les astronomes ont rassemblé 3455 « cuillères » — les sursauts détectés par le télescope CHIME — et ont soustrait le retard dû aux électrons de notre Galaxie. Le reste a révélé à quel point les électrons sont répartis de manière inégale dans le ciel. Il s'est avéré qu'à grande échelle — des dizaines de fois plus grande que les galaxies individuelles — le plasma électronique est hétérogène : il y a des régions denses et des régions vides. Ces ondulations forment une sorte de carte de la toile cosmique, composée principalement d'hydrogène et d'hélium. En comparant ces irrégularités aux prédictions du modèle standard de la cosmologie, les chercheurs ont estimé la constante de Edwin Hubble et la proportion totale de baryons dans le milieu intergalactique.
Le principal avantage de la méthode est qu'elle n'exige pas de distances précises pour chaque sursaut — une grande statistique suffit. Les futurs radiotélescopes, comme le SKA, découvriront des centaines de milliers de nouveaux sursauts radio rapides, et la carte deviendra très détaillée. De plus, cette méthode ne dépend pas de la manière dont le signal est déformé près de la galaxie d'origine, ce qui donne une image plus propre. Ainsi, les scientifiques se rapprochent de la compréhension de ce qu'est devenue la matière ordinaire manquante et de la façon dont l'Univers s'étend réellement, poussé par la mystérieuse énergie noire. Tout cela poursuit l'œuvre de Vera Rubin, qui a montré par la rotation des galaxies que la matière noire invisible y règne.
Un sursaut radio rapide libère en une milliseconde une énergie comparable à plusieurs jours d'émission du Soleil. Ces signaux proviennent de toutes les directions et servent de sondes idéales pour « sonder » la toile cosmique.
L'idée d'utiliser des impulsions radio lointaines pour étudier la matière cachée fait écho aux « balises radio interstellaires » du roman « Contact » de Carl Sagan — là aussi, un signal extraterrestre aidait à révéler la structure de l'Univers.