Qu'est-ce qui se cache entre les galaxies?

Les gens pensent souvent que l'espace est "vide" ou "vide", ce qui signifie qu'il n'y a absolument rien là-bas. Le terme «vide d'espace» fait souvent référence à ce vide. Cependant, il s'avère que l'espace entre les planètes est en fait occupé par des astéroïdes et des comètes et de la poussière spatiale. Les vides entre les étoiles de notre galaxie peuvent être remplis de nuages ​​ténus de gaz et d'autres molécules. Mais qu'en est-il des régions entre les galaxies? Sont-ils vides ou contiennent-ils des "trucs"?

La réponse que tout le monde attend, "un vide vide", n'est pas vraie non plus. Tout comme le reste de l'espace contient des "trucs", l'espace intergalactique aussi. En fait, le mot "vide" est maintenant normalement utilisé pour les régions géantes où il n'y a PAS de galaxies, mais qui contiennent apparemment encore une sorte de matière.

Qu'est-ce qui se trouve entre notre galaxie et d'autres dans l'univers, comme le Sombrero, montré ici dans une vue du télescope spatial Hubble?. NASA / STScI

Alors, qu'est-ce qui est entre les galaxies? Dans certains cas, des nuages ​​de gaz chauds se dégagent lorsque les galaxies interagissent et entrent en collision. Ce matériau est «arraché» aux galaxies par la force de gravité, et souvent il entre en collision avec d'autres matériaux. Cela émet un rayonnement appelé rayons X et peut être détecté avec des instruments tels que l'observatoire Chandra X-Ray. Mais tout n'est pas chaud entre les galaxies. Certains d'entre eux sont assez faibles et difficiles à détecter, et sont souvent considérés comme des gaz froids et de la poussière.

Trouver la matière tamisée entre les galaxies

Grâce aux images et aux données prises avec un instrument spécialisé appelé Cosmic Web Imager au Palomar Observatory sur le télescope Hale de 200 pouces, les astronomes savent maintenant qu'il y a beaucoup de matière dans les vastes étendues d'espace autour des galaxies. Ils l'appellent «matière faible» car elle n'est pas brillante comme les étoiles ou les nébuleuses, mais elle n'est pas si sombre qu'elle ne peut pas être détectée. Le Cosmic Web Imager l (avec d'autres instruments dans l'espace) recherche cette matière dans le milieu intergalactique (IGM) et indique où elle est la plus abondante et où elle ne l'est pas..

Observer le milieu intergalactique 

Comment les astronomes "voient" ce qui existe? Les régions entre les galaxies sont sombres, évidemment, car il y a peu ou pas d'étoiles pour éclairer l'obscurité. Cela rend ces régions difficiles à étudier en lumière optique (la lumière que nous voyons avec nos yeux). Ainsi, les astronomes regardent la lumière qui traverse les étendues intergalactiques et étudient comment elle est affectée par son voyage.

Le Cosmic Web Imager, par exemple, est spécialement équipé pour regarder la lumière provenant de galaxies et de quasars éloignés lorsqu'elle circule à travers ce milieu intergalactique. À mesure que cette lumière se propage, une partie de celle-ci est absorbée par les gaz dans l'IGM. Ces absorptions apparaissent sous forme de lignes noires de "graphique à barres" dans les spectres produits par l'imageur. Ils disent aux astronomes la composition des gaz "là-bas". Certains gaz absorbent certaines longueurs d'onde, donc si le "graphique" montre des lacunes à certains endroits, cela leur indique quels gaz existent là-bas qui absorbent.

Fait intéressant, ils racontent également une histoire des conditions de l'univers primitif, des objets qui existaient alors et de ce qu'ils faisaient. Les spectres peuvent révéler la formation d'étoiles, le flux de gaz d'une région à l'autre, la mort des étoiles, la vitesse à laquelle les objets se déplacent, leur température et bien plus encore. L'imageur "prend des photos" de l'IGM ainsi que des objets distants, à de nombreuses longueurs d'onde différentes. Non seulement cela permet aux astronomes de voir ces objets, mais ils peuvent utiliser les données qu'ils obtiennent pour en savoir plus sur la composition, la masse et la vitesse d'un objet distant.

Sonder le Web cosmique

Les astronomes s'intéressent à la «toile» cosmique de matière qui s'écoule entre les galaxies et les amas. Ils demandent d'où il vient, où il va, à quel point il fait chaud et combien il en contient.

Ils recherchent principalement l'hydrogène car il est l'élément principal de l'espace et émet de la lumière à une longueur d'onde ultraviolette spécifique appelée Lyman-alpha. L'atmosphère terrestre bloque la lumière aux longueurs d'onde ultraviolettes, de sorte que le Lyman-alpha est le plus facilement observable depuis l'espace. Cela signifie que la plupart des instruments qui l'observent sont au-dessus de l'atmosphère terrestre. Ils sont soit à bord de ballons à haute altitude, soit sur des vaisseaux spatiaux en orbite. Mais, la lumière de l'univers très éloigné qui voyage à travers l'IGM a ses longueurs d'onde étirées par l'expansion de l'univers; c'est-à-dire que la lumière arrive "décalée vers le rouge", ce qui permet aux astronomes de détecter l'empreinte digitale du signal Lyman-alpha dans la lumière qu'ils reçoivent à travers l'imageur Web cosmique et d'autres instruments au sol.

Les galaxies les plus éloignées parlent des conditions dans l'univers lointain, au début de l'histoire cosmique. NASA, ESA, R. Windhorst (Arizona State University) et H. Yan (Spitzer Science Center, Caltech)

Les astronomes se sont concentrés sur la lumière des objets qui étaient actifs à l'époque où la galaxie n'avait que 2 milliards d'années. En termes cosmiques, c'est comme regarder l'univers quand il était enfant. À cette époque, les premières galaxies étaient en feu avec la formation d'étoiles. Certaines galaxies commençaient tout juste à se former, entrant en collision les unes avec les autres pour créer des villes stellaires de plus en plus grandes. Beaucoup de "gouttes" là-bas s'avèrent être ces proto-galaxies qui commencent juste à se tirer ensemble. Au moins une que les astronomes ont étudiée se révèle être assez énorme, trois fois plus grande que la galaxie de la voie lactée (qui elle-même a environ 100 000 années-lumière de diamètre). L'imageur a également étudié des quasars éloignés, comme celui illustré ci-dessus, pour suivre leurs environnements et leurs activités. Les quasars sont des "moteurs" très actifs dans le cœur des galaxies. Ils sont probablement alimentés par des trous noirs, qui engloutissent un matériau surchauffé qui dégage un fort rayonnement alors qu'il s'enroule dans le trou noir. 

Dupliquer le succès

L'étude des trucs intergalactiques continue de se dérouler un peu comme un roman policier. Il y a beaucoup d'indices sur ce qui existe, des preuves définitives pour prouver l'existence de certains gaz et poussières, et beaucoup plus de preuves à rassembler. Des instruments comme le Cosmic Web Imager utilisent ce qu'ils voient pour découvrir des preuves d'événements et d'objets de longue date dans la lumière provenant des choses les plus éloignées de l'univers. La prochaine étape consiste à suivre ces preuves pour comprendre exactement ce qui se trouve dans l'IGM et détecter des objets encore plus éloignés dont la lumière l'illuminera. C'est une partie importante pour déterminer ce qui s'est passé dans le premier univers, des milliards d'années avant que notre planète et notre étoile n'existent.