Les rayons X étant bloqués par l'atmosphère terrestre, les sources X ne sont observables que par des télescopes spatiaux. Dans l'Univers lointain, elles sont associées à des amas de galaxies qui contiennent un gaz très chaud émettant des rayons X ou à des trous noirs supermassifs, situés au centre de certaines galaxies (noyaux galactiques actifs ou AGN).
Pendant 2000 heures, l'observatoire spatial XMM-Newton a exploré deux régions de 2×25 degrés carrés et recensé 365 amas galactiques et 26 000 AGN. Certains amas sont distants de 7 milliards d'années-lumière et de nombreux AGN sont encore plus éloignés. Pour identifier ces sources et déterminer leur distance, il a fallu rechercher des informations à d'autres longueurs d'onde.
Or l'Univers est organisé en filaments de matière façonnés par la gravité, dont les intersections sont matérialisées par les amas de galaxies. La connaissance à grande échelle de ces structures très denses ouvre la possibilité de tester les prédictions du modèle cosmologique communément admis. La structure de l'Univers et son évolution sont décrites par un ensemble de paramètres cosmologiques, dont l'accélération de l'expansion de l'Univers.
Grâce au satellite Planck de l'ESA, les chercheurs ont déterminé ces paramètres cosmologiques en étudiant le fond diffus cosmologique, un rayonnement micro-onde témoignant de l'Univers très jeune. Le sondage XXL permet de déterminer les mêmes paramètres pour l'Univers plus récent. Il montre que la distribution des amas et des AGN de XXL est compatible avec le modèle cosmologique actuel et permet déjà une meilleure détermination de la constante décrivant l'accélération de l'expansion de l'Univers. À noter que cette analyse ne porte que sur la moitié de l'échantillon d'amas de galaxies déjà identifiés.
Le catalogue final des données XXL traitées avec de nouvelles techniques plus performantes ainsi que l'analyse cosmologique complète sont prévus pour 2021.
La « toile cosmique » sera explorée par les prochains satellites de l'ESA, Euclid et Athena, qui sonderont des régions encore plus étendues et distantes, décuplant ainsi le sondage XXL.
Image en lumière visible (à gauche) et en rayons X (à droite) de l'amas amas XLSSC006, situé à une distance d'environ 4,5 milliards d'années-lumière de la Terre. En rayons X, la zone lumineuse rose (fausse couleur) code l'intensité du rayonnement X émis par le gaz chaud de l'amas. L'analyse de ces images permet de déterminer les caractéristiques de l'amas avec notamment sa distance. Image visible : Observatoire Canada-France-Hawaï (CFH) / Image en rayons X : Observatoire XMM-Newton