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De nouvelles découvertes sur la science de la matière noire pourraient inciter à un «  tout nouveau modèle  » d’univers réel

L’Univers est principalement composé de matière noire et, étonnamment, les scientifiques semblent en savoir peu sur elle. Il ne peut pas être vu à travers la lumière ou toute forme d’électromagnétisme, mais il émet des forces gravitationnelles sans lesquelles les galaxies et les amas de galaxies s’envoleraient les uns des autres.

Maintenant, une nouvelle étude, basée sur des observations d’amas de galaxies lointaines vues par le télescope spatial Hubble et le Very Large Telescope au Chili a révélé que la matière noire se comporte un peu différemment de ce qui est prédit par les simulations, indiquant que notre compréhension de la matière noire peut besoin de révision.

Selon un rapport par Nouvelles de Yale, recherche par l’astrophysicien de Yale Priyamvada Natarajan et une équipe de chercheurs internationaux de l’analyse des images du télescope spatial Hubble d’amas de galaxies massives, de plus petites cuillerées de matière noire associées aux galaxies d’amas étaient beaucoup plus concentrées qu’on ne le pensait auparavant. Cela implique qu’il pourrait y avoir quelque chose qui manque dans la compréhension des scientifiques de la matière noire.

  De nouvelles découvertes en physique de la matière noire pourraient inciter à un tout nouveau modèle de l'univers réel

Image du télescope spatial Hubble de l’amas de galaxies massif MACSJ1206 avec les distorsions produites par la flexion de la lumière et la carte de la matière noire générée à partir de ces effets de lentille. Crédit d’image: NASA / ESA-Hubble / G. Caminha / M. Meneghetti / P. Natarajan / équipe CLASH / M. Kornmesser

L’auteur principal de l’étude Natarajan a déclaré qu’il y a une caractéristique de l’univers réel que l’on ne peut pas simplement capturer dans les modèles théoriques actuels, ajoutant que la découverte pourrait « signaler une lacune » dans la compréhension actuelle de la nature de la matière noire et de ses propriétés.

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Selon le rapport, les astronomes sont généralement capables de cartographier la distribution de la matière noire en amas grâce à la lentille gravitationnelle. Plus la concentration de matière noire dans un cluster est élevée, plus l’effet de lentille observé est dramatique.

Les chercheurs ont utilisé des images du télescope spatial Hubble de la NASA, couplées à la spectroscopie du très grand télescope de l’Observatoire européen austral, pour produire des cartes de matière noire haute fidélité. Les cartes 3D montraient la présence de collines, monticules et vallées de matière noire. Selon les chercheurs, les pics sont les cuillerées de matière noire associées à des galaxies à amas individuels.

En étudiant l'amas de galaxies Coma en 1933, l'astronome Fritz Zwicky a découvert un problème.  La masse de toutes les étoiles de l'amas ne représentait qu'environ 1% du poids nécessaire pour empêcher les galaxies membres d'échapper à l'emprise gravitationnelle de l'amas.  Il a prédit que

Image Hubble du groupe de lentilles MACSJ1206. L’encart montre la distribution spatiale de la matière noire – la chaîne de montagnes amassée parsemée de petits pics. Crédit d’image: NASA / ESA-Hubble / G. Caminha / M. Meneghetti / P. Natarajan / équipe CLASH / M. Kornmesser

La haute qualité des images a permis aux chercheurs de tester si ces paysages de matière noire correspondaient à des simulations informatiques basées sur la théorie d’amas de galaxies avec des masses similaires, situées à peu près aux mêmes distances. Ils ont constaté que les simulations ne montraient pas le même niveau de concentration de matière noire sur les plus petites échelles.

Selon Natarajan, un objectif clé de la recherche a été la découverte qu’il manque quelque chose dans la nouvelle théorie et qu’elle «ouvre la voie à un tout nouveau modèle, qui aura plus de pouvoir explicatif».

Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Science.

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