Découverte de la première preuve directe de la matière noire

Découverte de la première preuve directe de la matière noire

Matière noire et Matière normale se sont séparées violemment lors d'une énorme collision entre deux grands amas de galaxies. La découverte, effectuée à l'aide de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et d'autres télescopes, fournit une preuve directe de l'existence de la Matière noire



L'amas 1E 0657-56 résulte de la collision de deux amas de galaxies.


"Hormis le Big Bang, c'est l'événement cosmique le plus énergétique que nous connaissions", a déclaré Maxime Markevitch du centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian à Cambridge.

Ces observations fournissent la preuve la plus marquante que la plus grande partie de l'univers est composée de matière noire. Malgré de nombreuses preuves indirectes, certains scientifiques avaient proposé des théories alternatives selon lesquelles la gravitation devait être plus intense aux échelles intergalactiques que les valeurs prédites par Newton et Einstein, ce qui évacuait le besoin de matière noire. Cependant, de telles théories ne peuvent pas expliquer les effets observés de cette collision.

"Un univers dominé par la substance noire semblait absurde, aussi nous avons voulu vérifier s'il existait des anomalies fondamentales dans notre façon de penser", a indiqué Doug Clowe de l'université de Tucson en Arizona, qui a mené l'étude. "Les résultats sont la preuve directe de l'existence de la matière sombre".

Dans les amas de galaxies, la matière normale, c'est-à-dire les atomes qui composent les étoiles, les planètes, et toute chose sur la Terre, se trouve principalement sous forme de gaz chauds et d'étoiles. La masse des gaz entre les galaxies est bien plus grande que la masse des étoiles de toutes les galaxies. Dans un amas, cette matière normale est cimentée par la gravité d'une masse encore plus grande de matière noire. Sans cette matière noire, qui est invisible et qui ne peut être détectée que par ses effets gravitationnels, les galaxies rapides et les gaz chauds se disloqueraient rapidement.

L'équipe a passé plus de 100 heures sur le télescope Chandra pour observer l'amas de galaxie 1E0657-56. Cet amas contient un spectaculaire nuage en forme de boule de gaz à quelques cent millions de degrés. L'image en rayon X montre que cette forme est causée par un vent produit par la collision à grande vitesse d'un petit amas avec un autre, plus vaste.

A l'observation de Chandra, se sont ajoutées celles effectuées grâce au télescope Hubble, au VLT de l'ESO et aux télescopes optiques Magellan afin de déterminer l'emplacement des masses dans les amas. Cette localisation a été effectuée en mesurant les phénomènes de lentille gravitationnelle, qui se produisent lorsque la gravité des amas déforme la lumière des galaxies en arrière-plan comme le prévoit la théorie de la relativité générale.

Les gaz chauds dans cette collision ont été ralentis par une force de résistance, similaire par analogie à la résistance de l'air. En revanche, la matière noire n'a pas été ralentie par le choc, parce qu'elle n'interagit pas directement avec elle-même ou avec les gaz si ce n'est par les forces de gravitation. Il y a donc eu séparation de la matière noire et de la matière normale, ce qui est visible dans les données. Si les gaz chauds avaient été le composant le plus massif des amas, comme proposé par les théories alternatives de la gravitation, une telle séparation n'aurait pas été observée.

"Des résultats comme celui-ci devront entrer en ligne de compte dans les futures théories", a déclaré Sean Carroll, cosmologue à l'université de Chicago, qui n'était pas impliqué dans l'étude. "Tandis que nous avancerons pour comprendre la nature réelle de la matière noire, ce nouveau résultat sera impossible à ignorer". Ces travaux donnent également une confirmation de plus aux scientifiques que la théorie newtonienne de la gravitation familière sur Terre et dans le Système Solaire peut également s'appliquer aux vastes échelles des amas de galaxie. "Nous fermons cette parenthèse au sujet de la gravitation, et nous sommes désormais plus proches que jamais du moment ou nous 'verrons' cette matière invisible", conclut Clowe.

Légende de l'illustration:
L'amas de galaxies 1E 0657-56 résulte de la collision de deux amas de galaxies.
Les 2 blocs roses sont les gaz chauds détectés par Chandra en rayons X et contiennent la majeure partie de la matière normale ou baryonique dans les deux amas. Le bloc en forme de boule du côté droit représente les gaz chauds d'un amas, qui ont traversé les gaz d'un autre amas lors de la collision. Une image optique de Magellan et de Hubble montre les galaxies en orange et blanc. Les zones bleues sont les endroits où les astronomes ont trouvé la plus grande partie de la masse dans les amas. Cette concentration de la masse est détectée en utilisant l'effet de lentille gravitationnelle, par lesquel la lumière des objets éloignés est déformée par la matière intervenante. La majeure partie de la matière dans les amas (bleues) est clairement séparée de la matière normale (rose), fournissant le preuve directe que pratiquement toute la matière dans les amas est constituée de matière noire.


Source: Chandra X-ray Center
Illustration: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al.; Optical: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.; Lensing Map: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.

Source :


http://www.techno-science.net/index.php?onglet=news&news=3082