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Posté par Redbran le Mercredi 16/05/2018 à 12:00
Matière noire: à la recherche de l'invisible dans les plus petites galaxies de l'univers

Amas globulaires. Illustration ESA
Les scientifiques ont mis au point une nouvelle technique pour mesurer la matière noire au c?ur des galaxies naines. La clé de leur succès? Les amas d'étoiles.

La matière noire, cette substance étrange et invisible qui maintiendrait les galaxies ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...), demeure l'un des plus grands mystères de l'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique...). Bien qu'elle représente 27 % de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.), elle est particulièrement difficile à débusquer. Cela est dû au fait que, contrairement à la 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, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) ordinaire, 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...) n'absorbe, ne réfléchit et n'émet pas 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...). En fait, jusqu'à présent, les chercheurs n'ont pu déduire son existence qu'à partir de l'effet gravitationnel qu'elle semble avoir sur la matière visible.

Cependant, une nouvelle méthode pour mesurer la matière noire au centre des galaxies naines ouvre de nouvelles perspectives dans la 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 désigne également le cadre...) de cette substance insaisissable. Grâce au soutien du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) CLUSTERS, financé par l'UE, une équipe d'astrophysiciens a développé cette technique en se concentrant sur les amas d'étoiles. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society".

Les amas d'étoiles, et plus précisément les amas globulaires, sont d'anciens systèmes comptant des milliers voire des centaines de milliers d'étoiles liées ensemble par l'attraction gravitationnelle. Les chercheurs se sont rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D...) compte que l'étude du comportement de ces amas dans une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs...) leur permettrait d'en apprendre davantage sur la matière noire.

Et, les meilleurs candidats pour explorer les amas d'étoiles sont les plus petites galaxies de l'univers, appelées galaxies naines. Les galaxies naines, que l'on trouve en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule)...), sont dominées par la matière noire. Les plus petites des galaxies naines, à savoir les naines ultra-pâles, sont composées tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) au plus de dizaines de milliers d'étoiles; une goutte dans l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est...) par rapport aux 200-400 milliards d'étoiles que compte la Voie lactée.

Sonder la matière noire

Dans le cadre de leurs efforts visant à découvrir la composition de la matière noire, les scientifiques ont utilisé des modèles détaillés pour comparer sa distribution dans les galaxies. Parvenir à mesurer la matière noire serait un tremplin vers la résolution du mystère qui entoure sa nature. Mais l'absence de 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 de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...) et le petit nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'étoiles dans les naines ultra-pâles rendaient de telles mesures impossibles. Du moins, jusqu'à ce que les chercheurs de CLUSTERS développent cette nouvelle méthode.

L'élément clé de la méthode mise au point (Graphie) par les scientifiques était l'utilisation d'amas denses d'étoiles qui orbitent à proximité du centre de la galaxie naine (Une galaxie naine est une petite galaxie composée de l'ordre de 10 milliards d'étoiles, un nombre relativement faible par rapport aux 100 milliards d'étoiles de notre...). Contrairement aux galaxies, ces amas d'étoiles sont si denses que leurs étoiles se dispersent sous l'effet de la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), ce qui provoque leur dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou maintien du volume et...). L'équipe du projet s'est rendu compte que le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) gravitationnel dans lequel l'amas d'étoiles orbite et, par conséquent, la distribution de la matière noire dans la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) hôte jouent un rôle dans la vitesse (On distingue :) d'expansion d'un amas.

Des simulations par ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des...) ont montré que la structure des amas d'étoiles variait selon que la matière noire était distribuée de façon uniforme ou se concentrait au centre des galaxies. Les astrophysiciens ont testé leur nouvelle méthode sur la naine ultra-pâle Eridanus II. Eridanus II est l'une des plus petites galaxies connues et possède un amas d'étoiles solitaires situé à environ 147 années-lumière de son centre. Si les résultats des scientifiques indiquaient que le noyau d'Eridanus II était composé de matière noire, la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence...) de cette dernière était moins importante que prévu.

Le professeur Justin Read, coauteur de l'étude, a commenté les conclusions du projet sur le portail d'information Phys.org: "Il se peut que la matière noire au centre même d'Eridanus II ait été "réchauffée" par la formation violente d'étoiles, comme le suggèrent certains modèles numériques récents. Mais, la possibilité que la matière noire soit plus complexe que ce que nous supposions jusqu'à présent est plus alléchante".

Les conclusions de CLUSTERS (Galaxy formation through the eyes of globular clusters) en ce qui concerne la matière noire sont mises à contribution pour approfondir les connaissances sur les amas globulaires.

Pour plus d'informations, veuillez consulter:
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