Les planètes, les étoiles et les autres objets cosmiques sont constitués de matière, tout comme les atomes qui existent même dans notre propre corps. Mais la matière n’est pas tout ce qui compose l’univers, et à l’échelle cosmique, il est difficile de déterminer exactement quelle est la part de matière normale, et quelle est la part de quelque chose d’autre.

Une équipe de scientifiques de l’Université de Californie, Riverside, affirme avoir effectué la mesure la plus précise de la quantité de matière normale dans l’univers – et elle n’est que de 31,5 %.

Leurs recherches sont détaillées dans une étude publiée cette semaine dans The Astrophysical Journal. Les résultats pourraient aider les scientifiques à comprendre comment l’univers a évolué – et de quoi est composé le reste de l’univers.

Les scientifiques pensent que l’univers est composé de trois choses : la matière normale, la matière noire et l’énergie noire. La matière normale est constituée des atomes qui composent tous les objets cosmiques de l’univers, mais elle représente la plus petite proportion du cosmos.

En fait, la majeure partie de l’univers est constituée d’énergie noire. Selon la théorie, l’énergie sombre représente environ 70 % de l’univers, mais malgré son abondance, l’énergie sombre n’a jamais été directement observée ni mesurée.

La matière noire représente le reste de l’univers. C’est la masse manquante qui maintient toute la matière, les galaxies et les étoiles en place grâce à sa force gravitationnelle.

En raison de la nature mystérieuse et, bien, sombre de l’énergie noire et de la matière noire, il est difficile de déterminer exactement la part de l’univers qu’elles représentent.

Pour calculer la quantité de matière normale dans l’univers, l’équipe à l’origine de la nouvelle étude a examiné les plus grandes structures du cosmos – les amas de galaxies.

Les amas de galaxies sont constitués de centaines à des milliers de galaxies, liées entre elles par la gravité. Ils se forment à partir de la matière qui s’est effondrée pendant des milliards d’années sous le poids de sa propre gravité, de sorte que le nombre d’amas observés aujourd’hui est en corrélation avec la quantité totale de matière dans l’univers.

« Un pourcentage plus élevé de matière entraînerait un plus grand nombre d’amas », a déclaré dans un communiqué Mohamed Abdullah, étudiant diplômé du département de physique et d’astronomie de l’UCR et auteur principal de la nouvelle étude. « Le défi « Boucle d’or » pour notre équipe était de mesurer le nombre d’amas et de déterminer ensuite quelle réponse était « juste ». »

L’équipe à l’origine de la nouvelle étude a créé un catalogue d’amas de galaxies, et a comparé le nombre d’amas dans son catalogue à des simulations d’amas pour déterminer la quantité totale de matière normale. Ce faisant, ils ont calculé que la meilleure valeur combinée de matière normale se situe à 31,5 % de la quantité totale de matière et d’énergie dans l’univers.

Les 68,5 % restants sont constitués d’énergie sombre, selon l’étude.

Comprendre l’énergie sombre est crucial pour notre compréhension de l’univers. Cette force sombre est responsable du taux d’accélération de l’expansion de l’univers, tirant les galaxies les unes des autres avec sa forte force gravitationnelle.

A mesure que les scientifiques auront une meilleure idée du taux d’expansion de l’univers, ils auront également un meilleur aperçu de la façon dont l’univers a évolué au fil du temps, et où tout a commencé.

Résumé : Nous dérivons des contraintes cosmologiques sur la densité de matière, , et l’amplitude des fluctuations, , en utilisant , un catalogue de 1800 amas de galaxies que nous avons identifié dans l’ensemble de données spectroscopiques Sloan Digital Sky Survey-DR13 en utilisant notre technique GalWeight pour déterminer l’appartenance à un amas. En analysant un sous-échantillon de 756 amas dans une plage de redshift de 0,045 ≤ z ≤ 0,125 et des masses virales de M ≥ 0,8 × 1014 avec un redshift moyen de z = 0,085, nous obtenons (systématique) et (systématique), avec une relation de normalisation des amas de . Notre approche présente plusieurs aspects uniques : nous utilisons le plus grand ensemble de données spectroscopiques actuellement disponible, et nous attribuons l’appartenance à l’aide de la technique GalWeight, dont nous avons montré qu’elle était très efficace pour maximiser simultanément le nombre de membres authentiques de l’amas tout en minimisant le nombre d’intrus contaminants. De plus, plutôt que d’utiliser des relations d’échelle, nous calculons les masses des amas individuellement en utilisant l’estimateur de masse virale. Comme il s’agit d’un catalogue d’amas à faible décalage vers le rouge, nous n’avons pas besoin de faire d’hypothèses sur l’évolution des paramètres cosmologiques ou des propriétés des amas eux-mêmes. Nos contraintes sur et sont cohérentes et très compétitives avec celles obtenues à partir de sondes cosmologiques non liées aux amas, telles que le fond diffus cosmologique, l’oscillation acoustique baryonique (BAO) et les supernovae. L’analyse conjointe de nos données d’amas avec Planck18+BAO+Pantheon donne et .