Les astronomes ont commencé à utiliser une suite sophistiquée de simulations, un modèle avancé d’apprentissage automatique de la formation d’amas de galaxies et une relation exotique entre les galaxies pour comprendre les origines de la matière noire et de l’énergie noire.
Je suppose que vous n’avez jamais entendu parler de l’effet Sunyaev Zel’dovich, et c’est parfaitement bien. C’est une astuce cosmologique relativement obscure pour faire des cartes de galaxies, de groupes et d’amas. L’effet porte le nom de deux scientifiques russes qui ont découvert le mécanisme. L’effet fonctionne parce que notre univers est trempé dans le fond cosmique des micro-ondes, la forme de rayonnement restante lorsque l’univers n’avait que 380 000 ans. Ce rayonnement est relativement froid, avec une température d’environ 3 degrés au-dessus du zéro absolu, ce qui place le rayonnement dans le régime des micro-ondes.
Alors que cette lumière ancienne filtre son chemin à travers le cosmos sur notre chemin vers nos télescopes, elle traversera parfois un groupe ou un amas de galaxies. Ces amas et groupes contiennent des gaz très chauds qui flottent à l’intérieur. Parfois, ce gaz frappe un photon passant du fond cosmique des micro-ondes et le propulse à une énergie plus élevée. Lorsque nous faisons des cartes du fond diffus cosmologique, nous voyons alors des groupes et des amas comme de petites taches légèrement chaudes au-dessus du fond. Cette technique nous permet de cartographier des grappes et des groupes incroyablement éloignés, même ceux qui sont trop éloignés pour être observés directement par d’autres moyens.
Les astronomes et les cosmologistes aimeraient utiliser ces enquêtes pour comprendre la distribution de la matière dans l’univers, ce qui peut nous aider à découvrir les natures de la matière noire et de l’énergie noire. Mais les amas et les galaxies sont des endroits incroyablement compliqués, et nous devons comprendre toute la physique qui rend le gaz à l’intérieur des amas et des groupes chaud avant de pouvoir les utiliser pour démêler la matière noire et l’énergie noire. L’un des processus les plus importants est la rétroaction, où le matériau tombe sur des trous noirs supermassifs, mais avant qu’il ne soit englouti, il est éjecté sous la forme de particules à haute énergie et d’explosions de rayonnement dans l’environnement du groupe et du cluster.
Les cosmologistes utilisent depuis longtemps des simulations très détaillées de ces effets pour comprendre ce qui se passe. Mais pour vraiment construire un modèle fiable de l’univers, nous avons besoin de nombreuses simulations différentes avec de nombreux types de paramètres différents pour explorer toutes les possibilités. Et puis nous devons connecter toutes ces différentes possibilités à ce que nous observons et les utiliser pour démêler les propriétés de la matière noire et de l’énergie noire.
Pour réaliser cette dernière étape, une équipe de chercheurs a utilisé la suite de simulations CAMELS, ainsi qu’un algorithme sophistiqué d’apprentissage automatique, pour relier les propriétés de la matière noire et de l’énergie noire à ce que nous observons réellement dans l’univers avec l’effet Sunyaev Zel’dovich. Ils commencent tout juste à établir ces liens avec des observations réelles à l’aide du télescope Dark Energy Survey du télescope Atacama Cosmology. L’espoir est que les recherches futures dans ce sens fourniront une fenêtre cruciale sur la nature de ces sombres mystères de l’univers.
