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La matière noire cartographiée jusqu'à 1 milliard d'années-lumière

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C'est la plus grande carte de la distribution de la matière noire réalisée à ce jour. Révélée par un groupe d'astronomes, elle a été dressée avec la caméra MegaCam du Télescope Canada-France-Hawaï. L'accord obtenu avec les simulations de formation des grandes structures n'est pas favorable à des alternatives à la matière noire, comme la théorie Mond.

Une partie de la carte de la matière noire avec en jaune de grandes concentrations de masses correspondant aux images d'amas de galaxies dans le visible. © Van Waerbeke, Heymans, CFHTLens collaboration

On attend toujours avec perplexité que la matière noire se montre au LHC ou dans des expériences comme Coupp. En attendant, les preuves indirectes de son existence issues de la cosmologie semblent toujours aussi solides et convaincantes. Les membres de la collaboration CFHTLenS (Canada-France-Hawaii Telescope Lensing Survey) ne vont certainement pas dire le contraire.

Pendant cinq ans, ces astronomes ont patiemment observé environ 10 millions de galaxies situées à presque 6 milliards d'années-lumière de la Terre. Grâce à la caméra MegaCam du Télescope Canada-France-Hawaï et ses 340 millions de pixels, ils ont mesuré l'effet de lentille gravitationnelle faible sur ces galaxies. Cet effet produit de légères déformations de leur forme, on en tient compte par exemple lorsqu'on analyse les images du rayonnement fossile.

Un amas de galaxies (galaxy cluster) déforme le tissu de l'espace-temps par son contenu en matière. Les rayons lumineux (orange) issus d'une galaxie derrière l'amas sont déviés et des images distordues de cette galaxie apparaissent pour un observateur sur Terre (Earth). Les caractéristiques de la théorie de la gravitation et la distribution de matière dans l'amas influencent la forme des images de la galaxie. C'est un effet de lentille (lens) gravitationnelle faible. Grâce à lui, on peut obtenir des informations sur la distribution de masses et la théorie de la gravitation. © Nasa-Esa

Carte de la matière noire : une réfutation de Mond

L'effet de lentille gravitationnelle découle de la déviation des rayons lumineux causée par le champ de gravitation de la matière s'interposant entre nous et les galaxies lointaines.

De cette manière, on peut mesurer la présence d'une composante de matière non lumineuse, ou l'effet d'une modification de la gravitation à l'échelle des amas de galaxies. Selon un membre de la collaboration CFHTLenS, Fergus Simpson, les résultats obtenus sont de nature à réfuter l'alternative à la matière noire qu'est la théorie Mond

La nouvelle carte de la matière noire est une centaine de fois plus large que la carte précédente, s'étendant sur une région large de un milliard d'années-lumière. Son accord avec des simulations numériques de la formation et l'évolution des amas de galaxies, comme la Simulation du millénaire, est particulièrement bon. Au final, cela conforte le modèle de concordance de la cosmologie standard avec de la matière noire et de l'énergie noire.