Romain
Théorisées depuis des décennies, elles n’avaient jamais été directement observées. Mais de nouvelles recherches ont trouvé des signes de leur présence dans la toile cosmique.
Image simulée de la toile cosmique, montrant la distribution à grande échelle du champ magnétique intergalactique (lignes vertes) et l’émission radio des ondes de choc plasma (lignes violettes) / Crédits : J. West, D. Wittor & F. vazza). Dans la boîte, l’émission radio réelle, obtenue en additionnant les cartes de centaines de milliers d’objets / Crédit : T. Vernstrom et al., Science Advances.
À la périphérie des amas de galaxies, là où s’étend la toile cosmique de matière, des ondes de choc colossales de masses de plasma génèrent les plus grands champs magnétiques de l’univers. Leur existence est théorisée depuis des décennies, sans que personne n’ait jamais pu les observer directement. Mais une nouvelle recherche du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR) en collaboration avec le CSIRO, l’agence scientifique nationale australienne, qui a également impliqué des astrophysiciens de l’Université de Bologne et de l’INAF de Bologne, a montré les premiers signaux sans équivoque de leur existence.
À des billions d’années-lumière de nous, ces champs magnétiques intergalactiques ne peuvent pas être détectés directement. Cependant, il est possible de les observer à travers leurs effets sur les particules chargées. En d’autres termes, lorsque des électrons et d’autres particules tournent en spirale dans un champ magnétique, ils émettent de la lumière dans la bande radio du spectre électromagnétique.
En repérant ce signal radio, les astronomes peuvent alors observer ces champs magnétiques. Cependant, leur cartographie est compliquée par le réseau cosmique lui-même, dont les minces filaments de matière qui s’étendent entre les amas galactiques sont si diffus qu’ils rendent ces signaux radio trop faibles pour être facilement détectés. Et comme les galaxies proches créent des signaux radio encore plus puissants, le signal de la toile cosmique peut être submergé par le bruit radio des galaxies.
Trois observations différentes (gaz, radio et magnétique) et une image composite de la toile cosmique, la colonne vertébrale à grande échelle de l’univers / Crédit : Crédit : F. Vazza, D. Wittor et J. West, Composition de K. Brown
Pour surmonter ces limitations, les chercheurs ont concentré leur analyse sur la lumière radio polarisée, c’est-à-dire les émissions radio qui ont une orientation spécifique. Comme cette orientation est en corrélation avec l’orientation générale d’un filament, l’équipe pourrait plus facilement extraire ce signal du fond radio de l’univers.
Pour l’étude, publiée en détail dans la revue Science Advances, les chercheurs ont utilisé des données provenant de cartes radio de partout dans le ciel, telles que le Global Magneto-Ionic Medium Survey, le Planck Legacy Archive, le Owens Valley Long Wavelength Array et le Murchison. Réseau à champ large. En évaluant ces données et en les comparant avec des cartes de la toile cosmique, l’équipe a ensuite confirmé l’existence d’un signal radio polarisé émis par la toile.
« Les champs magnétiques envahissent l’univers, de l’échelle des planètes et des étoiles à celle de l’espace intergalactique – a souligné l’auteur principal de l’étude, l’astronome Tessa Vernstrom de l’Université d’Australie occidentale (UWA) -. Cependant, de nombreux aspects ne sont pas encore totalement compris, notamment à l’échelle cosmologique. En particulier, lorsque des masses colossales de plasma sont accélérées vers le réseau cosmique, du fait de la gravité de la matière déjà présente dans le réseau, des ondes de choc colossales sont générées qui compriment les lignes du champ magnétique intergalactique. Ce que nous pensons avoir enfin observé pour la première fois, c’est précisément le signal de ces lignes de champ magnétique compressées.
Pour l’équipe, ces résultats viennent après des années d’étude et d’observation. Déjà en 2020, l’équipe de recherche avait obtenu des résultats prometteurs en additionnant des centaines de milliers d’images apparemment vides des champs intergalactiques présents entre des paires de galaxies. Cependant, il n’était pas encore possible d’exclure complètement que ces signaux aient été générés par d’autres objets célestes. Les nouveaux résultats surmontent même les derniers doutes, montrant sans équivoque la présence d’émissions radio polarisées provenant des filaments du réseau cosmique.
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