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La NASA a-t-elle la preuve de l'existence de la matière noire ?

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La matière noire n'est-elle qu'une rustine du modèle standard ? Selon la NASA non, puisqu'elle pense avoir les preuves de son existence et les rendra publiques lundi 21 août dans la soirée.

Cela fait déjà plusieurs années que l'amas de galaxies dénommé 1 E0657-56 fait l'objet d'une étude intensive. Pourquoi ?

Parce que, en plus d'avoir des caractéristiques exceptionnelles, on en parle souvent comme un exemple possible de preuve assez forte de l'existence de la fameuse et controversée matière noire, invoquée par les astrophysiciens et les cosmologistes pour expliquer aussi bien la dynamique des galaxies, des amas de galaxies, que la naissance de ces grandes structures de l'Univers !

Or, la NASA vient juste d'annoncer qu'elle donnera une conférence ce lundi 21 Août 2006 sur la découverte de celle-ci, et justement, ce serait à partir de ce fameux amas appelé familièrement le « Bullet cluster ».

Le Bullet cluster

Présentons-le un peu. Il s'agit en fait d'un petit amas fonçant à près de 4500 km/s dans un plus gros amas, sa distance étant estimée à 4 milliards d'années-lumière (décalage spectrale de z=0,3) et sa taille à 1,6 millions d'années-lumière (0,5 Méga parsec). Sous le choc, le gaz chaud inter amas, qui rayonnait déjà en rayons X avec une température de plusieurs millions de degrés, voit sa température monter à près de 160 millions de degrés et sa luminosité s'accroître par la même occasion. A ce jour, c'est l'amas le plus chaud et le plus brillant connu.

C'est donc une cible de choix pour le télescope en rayons X, Chandra, qui a fourni, depuis quelques années déjà, l'image ci-dessous où l'on distingue bien le plus petit amas sur la droite.

Carte en couleur de la luminosité en rayons X de l'amas, la zone bleue étant la moins lumineuse.

On voit aussi très bien l'onde de choc, semblable à la vague d'étrave d'un navire dans l'eau, laissée dans le gaz inter amas. Et alors ? Là où cela devient plus intéressant, c'est en observant l'amas dans le visible : on peut alors voir des effets de lentilles gravitationnelles. On sait depuis Einstein que la gravitation affecte la trajectoire de la lumière et qu'une masse suffisamment importante peut courber un ensemble de rayons lumineux comme le ferait une lentille.

Or, l'effet de la courbure donne une estimation de la masse, et on observe dans 1 E0657-56 que les zones de densité maximale de masse ne coïncident pas avec les zones où se trouve le gaz rayonnant en X ! Un résultat apparemment incompatible avec une modification de la loi de la gravitation à grande échelle proposée par MOND pour expliquer les courbes de vitesse de rotation des galaxies ! En effet, la vitesse anormalement élevée des galaxies dans un amas serait due, selon cette théorie, à une modification de la loi de la gravitation à grande échelle et pas à la présence d'une composante non lumineuse de matière. Si c'était le cas, les zones de masses plus importantes devraient probablement toujours être associées malgré tout aux zones de luminosité maximales où se trouve la matière normale.

Sur l'image ci-dessous, on observe bien que les courbes d'iso-densités de masse sont nettement en décalage avec les zones d'émission maximum en X.

En vert, les courbes de même densité de masse déduites de l'intensité des effets de lentilles gravitationnelles.

Ces résultats et cette interprétation sont connus depuis plus de 2 ans, il semblerait donc que la NASA ait effectué des mesures encore plus précises et complètes, enfonçant le clou. De plus, il serait possible d'extraire des informations sur la nature de la matière noire. Quand on sait que la détermination de celle-ci peut donner des renseignements sur le type de théorie au-delà du modèle standard, comme la supersymétrie ou la théorie des cordes, on comprend aisément ce qui est peut être en jeu. S'agit-il vraiment de cela ?

Réponse lundi sur Futura-Sciences !

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