Matière noire: le mystère s'épaissit !
Publié par Michel le 20/08/2007 à 00:00
Source: CFHT Press Release
Illustrations: Rayons X: NASA/CXC/UVic./A.Mahdavi et al. Optique/Effet Lentilles: CFHT/UVic./A.Mahdavi et al.
A l'aide de télescopes optiques et à rayons X, des astronomes ont observé une scène chaotique se déroulant au sein d'une gigantesque collision d'amas de galaxies. Les observations y ont révélé un noyau de matière noire pratiquement vide de galaxies qui semble difficilement interprétable par les théories expliquant actuellement le comportement de la mystérieuse substance.


Au moins deux amas de galaxies sont entrés en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) dans Abell520.
En orange et jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :), les 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.) optiques (galaxies...)
En rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) les 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...) intergalactiques (détectés en rayons X)
En bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à...) 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....) (déduite d'effets optiques)
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Les amas de galaxies sont principalement constitués de trois éléments: des galaxies individuelles peuplées de milliards d'étoiles, des gaz chauds entre ces galaxies, et 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, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) noire, cette substance mystérieuse qui prédomine en masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) dans l'amas et qui ne peut être détectée que par ses effets gravitationnels.

Les télescopes optiques détectent la 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 est intimement liée à la...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90...) des galaxies et sont capables de déduire la position de la matière noire par les subtils effets de 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 :) qu'elle provoque sur la lumière en provenance d'objets plus lointains. Les télescopes à rayons X tels que l'observatoire spatial Chandra (Le satellite Chandra est un télescope à rayons X. Il a été lancé en 1999 par la navette spatiale Columbia lors de la mission STS-93.) détectent les gaz chauds de plusieurs millions de degrés. Une des théories actuelles concernant la nature et le comportement de la matière noire prévoit que lors d'une collision d'amas, même violente, les galaxies et la matière noire qui les accompagne doivent rester groupées comme cela a déjà été observé.

Mais dans le cas du système d'amas de galaxies nommés Abell 520, les données de Chandra, combinées à celles des télescopes optiques Canada-France-Hawaii et Subaru (Subaru est un constructeur automobile japonais, né en 1956, et faisant partir du groupe Fuji Heavy Industries), ont révélé un noyau de matière noire contenant des gaz chauds mais pas de galaxies lumineuses. De plus, une région lumineuse, contenant un groupe de galaxies (Un groupe de galaxies est une association de moins d'une centaine de galaxies liées par la gravitation. Au-delà de ce nombre, une telle association est appelée amas de...) mais très peu ou pas de matière noire a été également détectée. La matière noire semble avoir été séparée des galaxies.


Gros plan sur la distribution en matière noire dans Abell 520.
Image similaire à celle ci-dessus mais où les objets de l'amas apparaissent seuls:
Les pics de la distribution en matière noire sont cerclés.
Le pic n°3 au centre du gaz chaud ne semble pouvoir être mis en correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le terme désigne des échanges de courrier personnels plutôt qu'administratifs.)
avec aucune 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...). Quel phénomène a bien pu provoquer cet amoncellement de
matière noire en plein milieu de l'amas ?

Les scientifiques ont deux explications au phénomène observé mais qui toutes deux portent atteinte aux théories actuelles. La première est que les galaxies se seraient séparées de la matière noire au travers de complexes "effets de fronde" gravitationnels ; mais aucun modèle informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de...) n'a jamais permis d'envisager des effets de cette sorte suffisamment intenses pour provoquer une telle séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs domaines :). La seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc...) option est que la matière noire serait soumise, non seulement à la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), mais aussi à une interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) de type encore inconnue entre les particules dont elle est constituée ; cette alternative, bien que passionnante, nécessiterait toutefois une "nouvelle" 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...) et il serait difficile de lui faire correspondre les 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 procuré explique la très grande participation des...) antérieures réalisées sur d'autres galaxies ou amas de galaxies.

De nouvelles observations d'Abell 520 à l'aide de Chandra et de Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100 minutes. Il est nommé en l'honneur...) sont programmées. Les astronomes espèrent que les nouvelles données leur permettront de démêler cette énigme.

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