Milieu intergalactique chaud

Le milieu intergalactique chaud (WHIM, pour l'anglais warm-hot intergalactic medium) est un plasma clairsemé, chaud à très chaud (105 à 107 K), dont les astrophysiciens supposent l'existence dans l'espace situé entre les galaxies. Ce milieu est supposé contenir de 40 à 50 % des baryons (c'est-à-dire la « matière normale » existant sous forme de plasma ou d'atomes et de molécules, par opposition à la matière noire) dans l'Univers tel qu'on peut l'observer actuellement[1],[2],[3].

Le milieu intergalactique chaud peut être décrit comme une nappe très peu dense de gaz chaud. Une grande partie de la connaissance le concernant provient de simulations informatiques du cosmos. Il devrait former une structure, ténue et en forme de filaments, de baryons hautement ionisés, d’une densité de une à dix particules par mètre cube[4]. Dans le milieu intergalactique chaud, le gaz subit des ondes de choc dues à l'activité des noyaux actifs de galaxie, ainsi que des processus gravitationnels de fusion et d’accrétion de matière. Une partie de l'énergie gravitationnelle engendrée par ces effets est convertie en énergie thermique.

En raison de la température élevée du milieu intergalactique chaud, on s’attend à ce que la manière la plus facile de l'observer soit celle de son absorption et son émission de lumière ultraviolette et en rayons X de faible énergie. Pour le localiser, les chercheurs ont étudié les observations aux rayons X d'un trou noir supermassif en croissance rapide, appelé aussi noyau actif de galaxie. Ces chercheurs ont constaté que les atomes d’oxygène situés dans le milieu intergalactique chaud absorbaient les rayons X qui le traversaient[5]. En , un gigantesque réservoir de milieu intergalactique chaud, situé le long de la structure galactique en forme de grand mur qu'est le Groupe du Sculpteur, situé à environ 400 millions d'années-lumière de la Terre, a été détecté par le télescope spatial à rayons X Chandra[5],[6].

Découverte

On présume l'existence du milieu intergalactique chaud depuis la fin du XXe siècle[7]. En 2025, une équipe internationale annonce la découverte d'un filament de gaz dont l'analyse spectroscopique confirme qu'il contient un milieu intergalactique chaud. Ce filament relie deux paires d'amas de galaxies (A3532-A3530 et A3528 N-S, dans le superamas de Shapley), sur une distance de 23 millions d'années-lumière. Il est composé principalement d'électrons libres et de protons à 11,6 millions de kelvins, et présente une densité dix fois supérieure au milieu intergalactique normal et une masse totale de 1013 masses solaires, soit environ cent fois celle de la Voie lactée[8],[9].

Notes et références

  1. ↑ (en) D. Reimers, « Baryons in the diffuse intergalactic medium », Space Science Reviews, vol. 100, nos 1/4,‎ , p. 89 (DOI 10.1023/A:1015861926654, Bibcode 2002SSRv..100...89R).
  2. ↑ (en) A. M. Bykov, F. B. S. Paerels et V. Petrosian, « Equilibration Processes in the Warm-Hot Intergalactic Medium », Space Science Reviews, vol. 134, nos 1–4,‎ , p. 141–153 (DOI 10.1007/s11214-008-9309-4, Bibcode 2008SSRv..134..141B, arXiv 0801.1008).
  3. ↑ (en) Barbara Ryden et Richard Pogge, Interstellar and Intergalactic Medium, The Ohio State University, coll. « Ohio State Graduate Astrophysics Series », , 240−244 (ISBN 978-1-914602-02-7 (édité erroné), lire en ligne).
  4. ↑ (en) Fabrizio Nicastro, Smita Mathur et Martin Elvis, « Missing Baryons and the Warm-Hot Intergalactic Medium », Science, vol. 319, no 5859,‎ , p. 55 (DOI 10.1126/science.1151400, Bibcode 2008Sci...319...55N, arXiv 0712.2375).
  5. (en) « Huge Chunk of Universe's Missing Matter Found », sur Space.com (consulté le )
  6. ↑ (en) « Last “Missing” Normal Matter Is Found », sur Sky & Telescope, .
  7. ↑ (en) D. Reimers, « Baryons in the diffuse intergalactic medium », Space Science Reviews, vol. 100, nos 1/4,‎ , p. 89- (DOI 10.1023/A:1015861926654).
  8. ↑ « Des scientifiques découvrent un gigantesque filament de matière "manquante" entre amas de galaxies », sur CNRS Terre & Univers, (consulté le ).
  9. ↑ (en) Konstantinos Migkas, Florian Pacaud, Toni Tuominen et Nabila Aghanim, « Detection of pure warm-hot intergalactic medium emission from a 7.2 Mpc long filament in the Shapley supercluster using X-ray spectroscopy », Astronomy & Astrophysics,‎ (DOI 10.1051/0004-6361/202554944, arXiv 2506.14917).

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