Matière noire : Hubble apporte de nouveaux éléments en faveur de son existence

Mis à jour : janv 24

Le modèle cosmologique standard prédisait l'existence de petits grumeaux de matière noire qui avaient jusqu'ici échappé aux observations. Hubble vient de faire leur découverte en mobilisant l'effet de lentille gravitationnelle. Le scénario avec matière noire froide en sort renforcé et celui avec matière noire tiède affaibli.

On va fêter dans quelques mois les 30 ans de la mise en orbite du télescope spatial Hubble. Sa capacité à nous surprendre et à faire des découvertes ne semble pas avoir pris une ride si l'on en croit la déclaration de l'astronome Tommaso Treu de l'Université de Californie à Los Angeles (Ucla) qui a utilisé ce vénérable instrument avec ses collègues : « Nous avons fait subir un test d'observation très convaincant au modèle de la matière noire froide et il le passe avec brio ! ». Voilà de quoi redonner courage aux physiciens qui traquent sans succès depuis quelques décennies, avec des accélérateurs comme le LHC ou des détecteurs comme AMS, les particules exotiques qui doivent composer la matière noire (dark matter, en anglais). Ce résultat doit certainement intéresser le prix Nobel de physique James Peebles puisqu'il est un des principaux pionniers du modèle cosmologique standard avec matière et énergie noires.

Comme Tommaso Treu l'explique avec ses collègues états-uniens dans un article en accès libre sur arXiv, ils ont pour cela utilisé l'effet de lentille gravitationnelle de la théorie de la relativité générale d'Einstein que Hubble a observé, associé à plusieurs galaxies situées à environ deux milliards d'années-lumière de la Voie lactée. Non seulement il en a résulté une confirmation supplémentaire du modèle de la matière noire froide (cold dark matter, en anglais), mais une de ses alternatives fréquemment proposée, le modèle de la matière noire tiède (warm dark matter, en anglais) en sort défavorisé. Les astrophysiciens auraient en effet découvert des petits grumeaux de matière noire prédits depuis longtemps qui auraient échappé aux observations parce qu'ils ne contiendraient finalement pas autant d'étoiles qu'on ne le pensait.

Les masses associées aux galaxies dans la découverte, aujourd'hui exposée, déviaient des rayons lumineux produits par des quasars en arrière-plan et situés eux à 10 milliards d'années-lumière de notre Galaxie comme le montre le schéma ci-dessous. Il en résulte un effet de loupe grossissant, d'autant plus grand que ces masses sont importantes ainsi qu'une démultiplication des images des quasars, ces galaxies extrêmement lumineuses en raison des quantités de matières très importantes qui s'échauffent en tombant sur les trous noirs supermassifs en leur cœur. On peut donc de cette manière non seulement former des images d'astres trop lointains pour des observations directes avec des télescopes mais aussi mettre en évidence la présence de masses qui sont très peu lumineuses, voire pas du tout (les particules de matière noire ne doivent pas pouvoir émettre de lumière ou presque pas car n'étant pas chargées ou si peu), et qui se signalent par leur champ de gravitation via l’effet de lentille gravitationnelle théorisé par Einstein en 1936.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-matiere-noire-hubble-apporte-nouveaux-elements-faveur-son-existence-10206/

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