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Vue d'artiste de jeunes galaxies éloignées de 12 milliards d'années-lumière
Des études récentes montrent que la matière noire est 7 fois plus massive que la matière ordinaire. Pourtant, sa détection reste très difficile en raison de son interaction plus que limitée avec la matière visible. Invisible à nos télescopes de manière directe, elle révèle pourtant sa présence par ses intenses effets gravitationnels sur les gaz proches, les étoiles et même les galaxies.
Dans la liste des phénomènes gravitationnels, il en est un parmi les plus courants: le rassemblement de deux galaxies. En étudiant la manière dans laquelle ils se produisent, il est possible de déterminer la distribution de la matière noire et son influence sur la naissance et la croissance des galaxies. Autrefois, il était extrêmement difficile d'étudier de tels phénomènes avec de jeunes galaxies, car les grandes distances nous séparant d'elles les rendent à peine visibles, de plus en observer un nombre suffisant relevait du challenge.
Masami Ouchi du Space Telescope Science Institute et ses collègues ont fait usage du télescope Subaru et de sa caméra Suprime-Cam pour étudier une portion du ciel dans la constellation de la Baleine, nommée "Subaru/XMM-Newton Deep Survey Field" (SXDS). Cette portion du ciel couvre un champ apparent 5 fois supérieur à la taille de la Lune. En prenant des clichés dans 3 couleurs différentes du domaine spectral visible, l'équipe SXDS fut capable de dénicher 17 000 (nombre 10 fois supérieur aux précédentes études de telles galaxies) jeunes galaxies situées à une distance moyenne de 12 milliards d'années-lumière. Et les données nous indiquent 2 faits:
- il y a de nombreuses paires de galaxies séparées par une distance de moins de 800 000 années-lumière.
- même sur de longues distances, les galaxies sont fortement rassemblées.
Ces deux faits sont prévisibles dans un environnement tel qu'un nid de matière noire. L'équipe SXDS compara les résultats de l'observation aux prédictions théoriques du modèle de matière noire froide, et il ressortit de ce travail qu'un tel nid devrait peser autant que 600 milliards de Soleils et couver de multiples jeunes galaxies.
Indépendamment, Nobunari Kashikawa et ses collègues de l'observatoire national du Japon, réitérèrent l'étude sur une portion plus petite du ciel dans la constellation "Chevelure de Berenice", le Subaru Deep Field (SDF), et ce avec les mêmes instruments. Le champ d'observation ne dépassait pas la taille de la Lune mais la précision des images fut doublée. 5000 jeunes galaxies furent trouvées à une distance de 12 milliards d'années-lumière, 800 autres encore plus jeunes à 12,5 milliards d'années-lumière. Durant l'étude, l'équipe SDF fut également capable de vérifier l'identité spectrale des galaxies avec les télescopes Subaru et Keck. Les conclusions obtenues à partir des résultats furent exactement identiques à celles de l'équipe SXDS. Qui plus est, en comparant ces données aux simulations numériques d'une équipe de l'université de Tokyo sur la croissance des nuages de matière noire froide, il ressort une dernière conclusion: les nuages de matière noire les plus massifs contiennent plus de galaxies brillantes.
Finalement, les deux équipes trouvèrent ensemble la première évidence concrète de la naissance et de la croissance des jeunes galaxies dans des nuages de matière noire, ainsi que le fait que de tels nuages contiennent un très grand nombre de ces jeunes astres.