Sciences

Matière noire : les astrophysiciens sont perplexes devant Abell 520

ActualitéClassé sous :Astronomie , abell 520 , Hubble

Les preuves indirectes de l'existence de la matière noire sont nombreuses mais l'une d'elles, basée sur les observations d'une collision d'amas de galaxies, Abell 520, rendait perplexes les astrophysiciens. Les dernières observations de Hubble confirment la présence d'une énigme en lien avec cette collision, remettant en cause ce que l'on croit savoir de la matière noire.

Sur la photo composite du haut, on peut voir les émissions dans le domaine des rayons X, la distribution de matière noire et la distribution de lumière stellaire. En bas à gauche on voit l'image dans le visible d'Abell 520. © Nasa, Esa, CFHT, CXO, M.J. Jee (University of California, Davis), et A. Mahdavi (San Francisco State University, California)

Le boson de Higgs pointerait le bout de son nez dans les collisions au LHC mais c'est toujours l'incertitude quant à son existence réelle. On en saura peut-être plus suite aux Rencontres de Moriond qui se tiennent actuellement entre experts à La Thuile, en Italie. Il n'y a malheureusement, semblerait-il, toujours aucune trace sérieuse de l'existence des particules de matière noire dans les données collectées par les détecteurs du LHC lors des collisions qui s'y sont produites ces dernières années. Tout au plus peut-on parler d'anomalie pointant en direction d'une physique au-delà du modèle standard dans les mésons observés avec LHCb.

En 2006 toutefois, une première preuve très convaincante, bien qu'indirecte, de l'existence de la matière noire avait été donnée grâce à l'amas de galaxies 1E0657-56, dit encore le « bullet cluster ». Comme le voulait la théorie de la matière noire, la composante principale de la masse des deux amas de galaxies entrés en collision les avait suivis nettement alors que les deux concentrations de matière baryonique normale, baignant les deux amas avant la collision, se trouvaient clairement séparées des galaxies. D'autres collisions d'amas ont ensuite été découvertes, exhibant, bien que de façon moins nette, le même phénomène.

Dès 2007, les astrophysiciens avaient tout de même remarqué que le cas de l'amas Abell 520 semblait être une exception. 

Sur cette photo composite on voit en vert les émissions dans le domaine des rayons X vues par Chandra, en bleu la distribution de matière noire déduite par effet de lentille gravitationnelle des observations de la WFPC2 de Hubble, en orange la distribution de lumière stellaire vue par le CFHT associée aux amas de galaxies de Abell 520. © Nasa, Esa, CFHT, CXO, M.J. Jee (University of California, Davis) et A. Mahdavi (San Francisco State University)

Que la matière noire ait accompagné les galaxies du « bullet cluster » et fait de même dans d'autres amas signifiait que les particules de matière noire, en plus d'interagir très faiblement (certainement pas avec des forces nucléaires fortes ou électromagnétiques) avec les particules de matière normale, interagissaient très faiblement entre elles. Ce n'était guère surprenant et en bon accord avec les modèles de matière noire les plus considérés. Il existait cependant des modèles de matière noire pour lesquels les particules interagissaient entre elles, pas seulement par la gravitation, et plus fortement. De tels modèles pouvaient expliquer les observations concernant Abell 520 mais conduisaient à attribuer à la matière noire des propriétés contradictoires.

L'effet de lentille gravitationnelle faible sous l'œil de Hubble

La précision des observations de l'époque rendait douteuse la réalité du problème auquel les chercheurs étaient confrontés. Voilà qui vient de changer grâce aux observations effectuées à l'aide de la Wide Field Planetary Camera 2 équipant le télescope Hubble, comme l'indique un article déposé sur arxiv.

Toujours à l'aide de la mesure de l'effet de lentille gravitationnelle faible, déjà réalisée au sol avec les télescopes CFHT et Subaru au sommet du Mauna Kea mais qui était moins convaincante, une cartographie de la répartition de la matière noire de Abell 520 a été réalisée. Elle a confirmé que non seulement la matière noire s'était séparée des galaxies mais qu'elle formait une sorte de grosse concentration, incompréhensible avec les données fournies par la collision du « bullet cluster ».

Les astrophysiciens envisagent bien plusieurs explications possibles, comme celle déjà mentionnée précédemment, à savoir une auto-interaction non négligeable des particules de matière noire. Mais aucune ne semble vraiment acceptable.

Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour.

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !

Cela vous intéressera aussi