Les galaxies et, à plus grande échelle, les groupements de galaxies sont façonnés au fil du temps par la gravité qui tend à assembler la matière et l'expansion de l'Univers qui s'y oppose. Ainsi se forme un étonnant réseau tridimensionnel de filaments, à l'intersection desquels se trouvent les amas de galaxies.
Le fond diffus cosmologique, observé en micro-onde, représente une phase très précoce de ce processus d'organisation de la matière dans l'Univers. Son observation par le satellite européen Planck a permis d'imposer des contraintes très précises sur les paramètres du modèle cosmologique. En même temps, les amas de galaxies découverts par Planck conduisaient à une certaine discordance de ces paramètres, celle-ci pouvant cependant être résolue en augmentant arbitrairement la masse des neutrinos.
La collaboration XXL qui utilise l'observatoire spatial européen en rayons X XMM-Newton a voulu sonder le modèle cosmologique standard, en recensant de manière indépendante les amas de galaxies. Ces objets célestes, dont la masse peut atteindre 1014 masses solaires, contiennent d'énormes quantités de gaz, qui, porté à plusieurs dizaines de millions de degrés, est un puissant émetteur de rayons X. Ceci autorise une détection directe, qui reste cependant très complexe pour des amas très distants, desquels ne parvient en moyenne qu'un seul photon chaque minute dans l'instrument !
Un échantillon de 178 amas de galaxies (sur les quelque 300 découverts dans le relevé XXL) a été analysé à l'aide d'une nouvelle méthode, ASpiX, développée par l'Irfu. Celle-ci consiste à modéliser le nombre d'amas en fonction de leur distance à nous, c'est-à-dire en fonction de l'âge de l'Univers, et à analyser toutes les combinaisons possibles de l'effet de la cosmologie sur leurs propriétés. Les calculs ont nécessité plusieurs semaines au Centre de calcul du CNRS (IN2P3).
Les résultats confirment le modèle cosmologique standard avec une précision qui rivalise avec celle obtenue pour des observations dans d'autres longueurs d'onde, couvrant des portions de ciel beaucoup plus étendues.
L'analyse cosmologique finale inclura environ 300 amas et combinera la méthode ASpiX et des techniques d'intelligence artificielle.
Le relevé XXL a couvert deux champs de 25 deg2 sur le ciel (200 fois la surface de la lune) observés pendant près de 80 jours par XMM-Newton, une mission dans laquelle l'Irfu a été fortement impliqué.
En savoir plus sur XXL : Fabrique de savoirs - Redessiner l'Univers en rayons X (cea.fr)