Les rayons X confirment le modèle cosmologique standard

Entre 2010 et 2013, le satellite XMM-Newton a passé plus de 2000h à capter les rayons X provenant de 2 grandes régions du ciel dans le cadre du projet XXL. Ce projet hors norme, qui rassemble une centaine de scientifiques internationaux, a permis de détecter un nombre considérable d’amas de galaxies lointains et de noyaux galactiques actifs (des galaxies possédant un trou noir super-massif en leur centre), seuls objets à émettre des rayons X hors de la Voie lactée.

En 2015, un 1er catalogue comportant 100 amas galactiques et 1 000 noyaux galactiques actifs (AGN) avait été publié. Le 2e catalogue, présenté dans le numéro spécial d'Astronomy & Astrophysics de décembre 2018, comprend 365 amas galactiques et 26 000 AGN.

Un travail titanesque

Les chercheurs ont ensuite caractérisé les 365 amas de galaxies en terme de masse et de distance à l’aide d’observations allant de l’ultra-violet aux ondes radio réalisées par d’autres télescopes, au sol et dans l’espace. Un travail titanesque qui a pris plusieurs années mais avec, au final, la 1ère carte en 3D basée sur des observations en rayons X qui permet de ‘’remonter dans le temps’’.

« Certains amas de galaxies repérés par XMM-Newton sont si éloignés que la lumière qui nous en parvient a été émise lorsque l'Univers n'avait encore que la moitié de son âge actuel, soit environ 7 milliards d’années » précise Marguerite Pierre du Département d'Astrophysique du CEA et coordonnatrice du projet XXL, le plus vaste programme d’observation en rayons X réalisé à ce jour par le satellite XMM-Newton.

Près de 19 ans après le lancement d’XMM, nous sommes toujours la seule équipe à avoir mené à bien l’analyse cosmologique d’amas XMM, ce qui était un véritable défi au départ. La distribution des amas reste compatible avec le modèle cosmologique actuellement privilégié qui recourt à la constante cosmologique d'Einstein pour expliquer l'expansion accélérée de l’Univers. Nous pouvons déjà améliorer l'estimation de la constante cosmologique obtenue par le satellite Planck, même si notre analyse n'a porté, pour l'instant, que sur la moitié de l'échantillon d'amas total attendu à l'issue du programme XXL. Nous passerons les prochaines années à terminer l’interprétation de ces données multi-longueur d’onde dans le but d'affiner d’un facteur 3 environ nos contraintes cosmologiques actuelles » indique l'astrophysicienne. 

Le catalogue final des données XXL ainsi que l'analyse cosmologique complète sont prévus pour 2021.

XMM-NEwton

Puissante machine de sondage pouvant révéler la répartition de matière dans l’Univers, XMM-Newton est complémentaire au satellite européen Planck qui fournit des informations sur l'Univers très jeune, il y a environ 13,6 milliards d’années. Le successeur d'XMM-Newton, le satellite Athena, sondera des régions encore plus étendues et distantes, décuplant ainsi le sondage XXL.