Galaxie naine I Zwicky 18. Crédit d'image: NASA. Cliquez pour agrandir
Des indices révélés par la vue récemment affinée du télescope spatial Hubble ont permis aux astronomes de cartographier l'emplacement de la «matière noire» invisible avec des détails sans précédent dans deux très jeunes amas de galaxies.
Une équipe de Johns Hopkins University-Space Telescope Science Institute rapporte ses résultats dans le numéro de décembre de Astrophysical Journal. (D'autres observations moins détaillées ont été publiées dans le numéro de janvier 2005 de cette publication.)
Les résultats de l'équipe confirment la théorie selon laquelle les galaxies que nous pouvons voir se former dans les régions les plus denses des «toiles cosmiques» de matière noire invisible, tout comme la mousse s'accumule sur les vagues de l'océan, a déclaré le co-auteur de l'étude, Myungkook James Jee, assistant de recherche. scientifique au Département de physique et d'astronomie Henry A. Rowland de la Ksger School of Arts and Sciences de Johns Hopkins.
«Les progrès de la technologie informatique nous permettent désormais de simuler l'univers entier et de suivre la coalescence de la matière en étoiles, galaxies, amas de galaxies et filaments de matière extrêmement longs des cent mille premiers ans à nos jours», a déclaré Jee. "Cependant, il est très difficile de vérifier les résultats de la simulation par observation, car la matière noire n'émet pas de lumière."
Jee a dit que l'équipe a mesuré la subtile «lentille» gravitationnelle apparente dans les images Hubble? c'est-à-dire les petites distorsions des formes des galaxies causées par la gravité de la matière noire invisible? pour produire ses cartes détaillées de la matière noire. Ils ont effectué leurs observations dans deux amas de galaxies qui se formaient lorsque l'univers avait environ la moitié de son âge actuel.
"Les images que nous avons prises montrent clairement que les galaxies en grappes sont situées dans les régions les plus denses des halos de matière noire, qui sont rendues en violet dans nos images", a déclaré Jee.
Le travail étaye la théorie selon laquelle la matière noire? qui constitue 90% de la matière dans l'univers? et la matière visible devrait fusionner aux mêmes endroits parce que la gravité les rapproche, a dit Jee. Les concentrations de matière noire devraient attirer la matière visible et, par conséquent, aider à la formation d'étoiles lumineuses, de galaxies et d'amas de galaxies.
La matière noire présente l'un des problèmes les plus déroutants de la cosmologie moderne. Invisible, mais sans aucun doute là? les scientifiques peuvent mesurer ses effets? ses caractéristiques exactes restent insaisissables. Les tentatives précédentes de cartographier la matière noire en détail avec des télescopes au sol ont été gênées par la turbulence dans l'atmosphère terrestre, qui a rendu les images résultantes floues.
"Observer à travers l'atmosphère, c'est comme essayer de voir les détails d'une image au fond d'une piscine pleine de vagues", a déclaré Holland Ford, l'un des co-auteurs du document et professeur de physique et d'astronomie à Johns Hopkins.
L'équipe Johns Hopkins-STScI a pu surmonter l'obstacle atmosphérique grâce à l'utilisation du télescope spatial Hubble. L'installation de la caméra avancée pour les levés dans le Hubble il y a trois ans a été une aubaine supplémentaire, augmentant l'efficacité de la découverte de la TVH précédente par un facteur de 10.
L'équipe s'est concentrée sur deux amas de galaxies (contenant chacune plus de 400 galaxies) dans le ciel austral.
«Ces images étaient en fait destinées principalement à étudier les galaxies dans les amas, et non la lentille des galaxies d'arrière-plan», a déclaré le co-auteur Richard White, un astronome STScI qui est également à la tête des archives de données Hubble pour STScI. «Mais la netteté et la sensibilité des images les rendaient idéales pour ce projet. C’est la vraie beauté des images Hubble: elles seront utilisées pendant des années pour de nouvelles recherches scientifiques. »
Le résultat de l'analyse de l'équipe est une série d'images simulées par ordinateur très détaillées illustrant l'emplacement de la matière noire. Selon Jee, ces images offrent aux chercheurs une occasion sans précédent de déduire les propriétés de la matière noire.
La structure agglomérée de la matière noire autour des galaxies d'amas est conforme à la croyance actuelle que les particules de matière noire sont «sans collision», a déclaré Jee. Contrairement aux particules de matière normales, les physiciens pensent qu’elles ne se heurtent pas et ne se dispersent pas comme des boules de billard, mais qu’elles passent simplement entre elles.
«Les particules sans collision ne se bombardent pas comme le font deux atomes d'hydrogène. Si les particules de matière noire étaient en collision, nous observerions une distribution beaucoup plus fluide de la matière noire, sans aucune structure grumeleuse à petite échelle », a déclaré Jee.
Ford a déclaré que cette étude démontre que l'ACS est particulièrement avantageux pour les études de lentilles gravitationnelles et, au fil du temps, améliorera considérablement la compréhension de la formation et de l'évolution de la structure cosmique, ainsi que de la matière noire.
"Je suis extrêmement heureux que les sept années de travail acharné de tant de scientifiques et d'ingénieurs talentueux pour fabriquer la caméra avancée pour les enquêtes fournissent à toute l'humanité des images et une compréhension plus profondes des origines de notre univers merveilleux", a déclaré Ford, qui est chercheur principal pour ACS et chef de l'équipe scientifique.
L’équipe scientifique et technique de l’ACS est concentrée à l’université Johns Hopkins et au Space Telescope Science Institute sur le campus de l’université Homewood à Baltimore. Il comprend également des scientifiques d'autres grandes universités des États-Unis et d'Europe. ACS a été développé par l'équipe dans le cadre du contrat NAS5-32865 de la NASA et cette recherche a été soutenue par la subvention de la NASA NAG5-7697.
Source d'origine: communiqué de presse de JHU
