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Posté par Redbran le Jeudi 16/07/2015 à 00:00
Lumière sur la matière noire
Nouvelle et vaste étude destinée à faire la lumière sur la matière noire


Premiers résultats du Relevé VST KiDs
Une importante étude de la distribution de matière noire dans le ciel austral a été réalisée au moyen du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument...) de sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un sondage peut également être une méthode statistique d'analyse d'une population humaine ou non...) (VST) installé sur le VLT de l'ESO à l'observatoire de Paranal au Chili. Les résultats de cette enquête baptisée VST KiDs viennent de paraître et permettront aux astronomes d'effectuer des mesures précises de la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des galaxies. Différentes...), de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) noire, de la structure des halos de galaxies, de l'évolution des galaxies ainsi que des amas. Les tous premiers résultats de KiDs établissent un lien de cause à effet entre les caractéristiques des galaxies observées d'une part, la présence de vastes amas de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) noire dans leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec...) proche d'autre part.

Près de 85% de la matière que contient l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) est noire [1] et la nature de ses constituants échappe, aujourd'hui encore, aux physiciens des particules. Elle n'émet ni n'absorbe de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière...) mais exerce une attraction gravitationnelle sur les étoiles et les galaxies, traduisant ainsi sa présence aux astronomes. Un vaste projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...), basé sur l'utilisation des puissants télescopes de sondages de l'ESO, démontre aujourd'hui, comme nul autre auparavant, les relations qui unissent cette mystérieuse matière noire aux galaxies brillantes qu'il nous est donné d'observer directement [2].

Le projet, baptisé Relevé Kilo-Degré (KiDs), repose sur l'utilisation des images acquises par OmegaCAM, l'énorme caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) qui équipe le Télescope de Sondage du VLT. Ce télescope, installé à l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili est dédié au sondage du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) nocturne dans le domaine visible ? il est complémentaire du télescope de sondage VISTA qui opère dans l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.). L'un des objectifs principaux du VST est de cartographier la matière noire puis de déduire, de cette distribution spatiale, les propriétés de la mystérieuse énergie noire responsable de l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique,...) de l'expansion de notre Univers.

L'effet de lentille gravitationnelle (Les lentilles gravitationnelles déforment l'image que l'on reçoit d'un objet astronomique comme une galaxie.), qui se traduit par la courbure (Intuitivement, courbe s'oppose à droit : la courbure d'un objet géométrique est une mesure quantitative du caractère « plus ou moins courbé » de cet objet. Par exemple :) de la lumière au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la continuité en...) d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par...) massif (Le mot massif peut être employé comme :), offre le meilleur moyen de détecter la présence de matière noire. Cet effet se produit là où la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) est la plus forte, et donc à l'endroit où la matière, y compris la matière noire, réside.

Dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), l'équipe de chercheurs internationale KiDs, conduite par Koen Kujiken de l'Observatoire de Leiden aux Pays-Bas [3], a utilisé cette méthode pour analyser les images de plus de deux millions de galaxies situées à quelque 5,5 milliards d'années lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la...) [4]. Elle a étudié la lumière en provenance de ces galaxies, et plus particulièrement la distorsion qu'elle subit lors de son passage à proximité de vastes amas de matière noire.

Les premiers résultats proviennent de l'étude de 7% seulement de la superficie (L'aire ou la superficie est une mesure d'une surface. Par métonymie, on désigne souvent cette mesure par le terme « surface » lui-même (par exemple, on parle de la « surface d'un...) totale du sondage et livrent la distribution de matière noire au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des...) de groupes de galaxies. La plupart des galaxies vivent en groupes ? notre Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la galaxie dans...) fait partie du Groupe Local (Le Groupe local est l'ensemble d'une trentaine de galaxies auquel appartient notre Galaxie. Son diamètre est d'environ 3 millions de parsecs.). La détermination de la quantité de matière (La quantité de matière est une grandeur de comptage d'entités chimiques ou physiques élémentaires. L'unité qui lui correspond est la mole.) noire que ces groupent abritent constitue un test clé de la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une...) globale de la formation des galaxies au sein de la toile cosmique. L'effet de lentille gravitationnelle qu'ils génèrent suggère qu'ils contiennent environ 30 fois plus de matière noire que de matière ordinaire.

?Fait intéressant, la galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au...) la plus brillante occupe presque toujours le centre de l'amas de matière noire?, souligne Massimo Viola (Observatoire de Leiden, Pays-Bas), auteur principal de l'un des premiers articles publiés par le consortium KiDs.

?La théorie de la formation galactique, qui prévoit que les galaxies continuent de se regrouper et s'accumulent au centre du groupe qu'elles constituent, n'avait encore jamais trouvé meilleure confirmation au travers des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...)?, ajoute Koen Kuijken.

Ces tous premiers résultats témoignent de l'importance d'exploiter les vastes ensembles de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) générés par les télescopes de sondage, et mis à disposition des scientifiques du monde (Le mot monde peut désigner :) entier au travers des archives de l'ESO.

Le relevé KiDs permettra d'étendre notre connaissance de la matière noire. Etre en mesure de rendre compte de la matière noire et de ses effets constituerait une avancée majeure dans le domaine de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...).

Notes
[1] Les astronomes ont découvert que le contenu en matière et en énergie de l'Univers s'établissait selon les proportions suivantes: 68% d'énergie noire, 27% de matière noire et 5% de matière ordinaire. La fraction de matière noire représente donc 85% de la matière totale.

[2] Les simulations numériques effectuées au moyen de superordinateurs permettent de retracer l'évolution d'un univers empli de matière noire: au fil du temps, la matière noire se constituera en une vaste structure de toile cosmique ; les galaxies et les étoiles naissent là où le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas...) se trouve aspiré dans les plus importantes concentrations de matière noire.

[3] Le consortium KiDs est constitué de scientifiques des Pays-Bas, du Royaume-Uni, d'Allemagne, d'Italie et du Canada.

[4] Ce travail repose sur l'utilisation de la carte 3D des groupes galactiques établie par le projet GAMA (Regroupement de Galaxies et de Masses) et réalisée grâce à des observations effectuées au moyen du Télescope Anglo-Australien.

Plus d'informations
Ce travail de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) a fait l'objet d'une série d'articles soumis à publication au sein de diverses revues de premier ordre. La liste de ces articles est disponible ici.


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Source et illustration: ESO
 
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