Voici une image du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA de l’amas de galaxies Abell 370. La carte de la matière noire présente dans l’amas apparaît en bleu sur l’image. Cet amas faisait partie d’une étude portant sur 72 collisions d’amas de galaxies qui a permis de déterminer que la matière noire interagit avec d’autres matières noires encore moins qu’on ne le pensait auparavant. Crédit : NASA, ESA, D. Harvey (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suisse), R. Massey (Université de Durham, Royaume-Uni), l’équipe Hubble SM4 ERO et ST-ECF.
Qu’est-ce que la matière noire ?
La matière noire est une forme de matière qui ne peut actuellement pas être observée directement, mais on estime qu’elle représente environ 85% de toute la matière de l’Univers.
Dans notre Univers, les objets sont attirés les uns vers les autres par la gravité. Plus la masse d’un objet est importante, plus son attraction gravitationnelle est forte. Les effets de la gravité peuvent être observés dans tout l’Univers : les planètes orbitent autour du Soleil, les exoplanètes orbitent autour d’autres étoiles, les galaxies interagissent et entrent en collision, et ainsi de suite.
Si la masse d’un objet céleste est connue, il est alors possible de calculer comment il interagira avec d’autres objets célestes via la gravité. Cependant, les calculs basés sur l’observation de nombreuses galaxies ne donnent souvent pas les résultats escomptés. Les galaxies semblent ne pas avoir une masse suffisante pour être maintenues ensemble par la gravité – elles devraient se séparer ou ne jamais s’être formées, selon les lois de la gravité. Par conséquent, de nombreux astronomes ont émis l’hypothèse qu’il devait exister une forme de matière qui n’a pas encore été découverte, appelée matière noire, qui maintient ces galaxies ensemble.
Pour que les calculs basés sur les observations aient un sens, la matière noire doit représenter environ 85% de toute la matière de notre Univers, et 27% de la densité totale masse-énergie de notre Univers. Elle est qualifiée de “sombre” car elle ne semble pas interagir avec le champ électromagnétique et ne semble donc pas émettre, réfléchir ou réfracter la lumière.
La matière noire est une forme de matière qui ne peut actuellement pas être observée directement, mais on pense qu’elle représente environ 85 % de toute la matière de l’Univers. Crédit : ESA/Hubble (M. Kornmesser & ; L. L. Christensen)
Hubble a effectué des relevés et développé de nouvelles méthodes pour rechercher des indices sur la matière noire. En analysant le relevé COSMOS – l’un des plus grands relevés entrepris avec Hubble – une équipe internationale de scientifiques a rassemblé l’un des résultats les plus importants de la cosmologie : un carte tridimensionnelle qui offre un premier aperçu de la distribution à grande échelle de la matière noire dans l’Univers. Ce résultat historique obtenu en 2007 a confirmé avec précision les théories standard de la formation de la structure de la matière noire, et a permis aux astronomes de passer de la déduction à l’observation directe de l’influence de la matière noire dans l’Univers.
La cartographie de la distribution de la matière noire dans l’espace et le temps est fondamentale pour comprendre comment les galaxies ont grandi et se sont regroupées au cours de milliards d’années. Le fait de retracer la croissance de l’amas de matière noire pourrait également permettre de faire la lumière sur l’énergie noire, une force qui repousse la matière plutôt que de l’attirer comme le fait la gravité, et qui pourrait avoir influencé la façon dont la matière noire s’agglomère.
En 2009, Hubble a découvert une force nouvelles preuves que les galaxies sont encastrées dans des halos de matière noire. En scrutant le cœur tumultueux de l’amas de galaxies Persée, Hubble a découvert une grande population de petites galaxies qui sont restées intactes alors que les galaxies plus grandes qui les entourent sont déchirées par la force gravitationnelle d’autres galaxies. Cette découverte a fourni une preuve supplémentaire que les galaxies non perturbées sont enveloppées d’un “coussin” de matière noire qui les protège de l’agitation qui règne dans leur voisinage.
La matière noire est une forme de matière qui ne peut actuellement pas être observée directement, mais on pense qu’elle représente environ 85% de toute la matière de l’Univers. Crédit : ESA//Hubble, NASA, ESA, D. Harvey (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suisse), R. Massey (Université de Durham, Royaume-Uni), l’équipe Hubble SM4 ERO et ST-ECF.
Hubble a également résolu le mystère de la galaxie NGC 1052-DF4 en 2020, à laquelle il semblait manquer la majeure partie de sa matière noire. Les astronomes ont conclu que les forces gravitationnelles d’une galaxie voisine avaient arraché la matière noire de NGC 1052-DF4 et que la galaxie était maintenant déchirée. Cette découverte a non seulement permis de résoudre une énigme astronomique, mais elle a également apporté un soupir de soulagement aux astronomes. Sans elle, les scientifiques auraient dû revoir leur compréhension des lois de la gravité.
Hubble et ;” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA’s Chandra X-ray Observatory observed a powerful collision between galaxy clusters, which revealed that the titanic collision has separated dark matter from ordinary matter. This 2008 discovery provided valuable and striking evidence for researchers in their quest to understand dark matter and its properties.
Further Hubble and Chandra collaboration continued in 2015 into the study of how dark matter in clusters of galaxies behaves when the clusters collide. The results showed that dark matter interacts with itself even less than previously thought, and narrows down the options for what this mysterious substance might be.
