Des astronomes observent la matière noire s’échapper lors de la collision de deux amas de galaxies

Des astronomes ont récemment observé un phénomène rare dans l’Univers : une collision épique entre deux amas géants de galaxies, si intense que la matière noire s’est pratiquement détachée de la matière ordinaire et s’est échappée. Bien que ce ne soit pas la première fois que la matière noire est observée en train de se dissocier de la matière ordinaire au cours d’une collision cosmique, cette observation particulière apporte une nouvelle perspective. Les résultats de l’analyse ont été publiés dans The Astrophysical Journal.

Le mystère de la matière noire

La matière noire représente l’un des plus grands mystères de l’Univers. Malgré les avancées scientifiques, nous ne savons toujours pas ce qu’elle est réellement, ni comment la détecter directement. Cependant, nous savons qu’elle existe, car il y a plus de gravité dans l’Univers que ce que la matière visible ne peut expliquer. Cette gravité invisible influence le mouvement des étoiles et des galaxies, ainsi que la manière dont l’espace-temps se courbe sous l’effet de puissants champs gravitationnels.

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Selon les calculs des scientifiques, la matière ordinaire, celle que nous pouvons voir et détecter, ne représente qu’environ 15 % de la masse totale de l’Univers. Les 85 % restants sont constitués de matière noire, une substance invisible qui n’interagit avec la matière ordinaire que par la gravité.

La matière noire est omniprésente dans l’Univers. Les galaxies, y compris la nôtre, sont enveloppées dans d’immenses halos de matière noire. Ces halos sont reliés entre eux par des filaments de matière noire, formant ce que les scientifiques appellent la toile cosmique. Cette structure cosmique relie les galaxies entre elles et guide la matière ordinaire, facilitant les rencontres, les collisions et la croissance des galaxies.

La collision de deux amas de galaxies

Lorsqu’une collision entre deux amas de galaxies se produit, la matière ordinaire interagit de manière complexe. Les galaxies situées à l’intérieur des amas ne sont généralement pas affectées, mais de vastes nuages de gaz entrent en collision, créant des chocs et des turbulences. Ces interactions électromagnétiques provoquent un freinage de la matière ordinaire, ralentissant ainsi la fusion des amas.

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Cependant, la matière noire, qui n’est pas affectée par ces forces de freinage, continue sa trajectoire. Elle se déplace plus rapidement que la matière ordinaire et se stabilise plus loin, autour du nouvel amas fusionné. 

Les amas de galaxies étudiés, collectivement connus sous le nom de MACS J0018.5+1626, sont orientés de manière à permettre des mesures précises des vitesses de la matière qu’ils contiennent. L’un des amas semble se diriger directement vers nous, tandis que l’autre s’éloigne, offrant une opportunité de comparer les vitesses de la matière noire et de la matière ordinaire.

Des techniques innovantes pour mesurer la matière noire

Pour mesurer la vitesse de la matière noire, les chercheurs ont observé les galaxies à l’intérieur des amas. En analysant le décalage Doppler, le changement de fréquence de la lumière en fonction de la vitesse à laquelle une source lumineuse se rapproche ou s’éloigne, ils ont pu déterminer la vitesse des galaxies. Puisque les galaxies et la matière noire se comportent de manière similaire lors d’une collision, cette mesure donne une indication précise de la vitesse de la matière noire.

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Pour mesurer la vitesse du milieu intra-amas, les scientifiques ont utilisé l’effet Sunyaev-Zel’dovich, une distorsion spécifique observée dans le rayonnement de fond de l’Univers. Cet effet est causé par les électrons dans l’espace, qui diffusent la lumière et permettent ainsi de déterminer la densité des électrons. Si le milieu est en mouvement, cet effet peut également révéler la vitesse et la direction du mouvement.

Grâce à ces techniques, les chercheurs ont pu déterminer que la matière noire se déplace à une vitesse significativement différente de celle de la matière ordinaire. Cette différence de vitesse pourrait fournir des indices cruciaux sur la nature de la matière noire et son interaction avec l’Univers.

Cette étude représente une avancée majeure dans notre quête pour comprendre la matière noire. Elle démontre que la matière noire se comporte différemment de la matière ordinaire lors des collisions à grande échelle, ce qui pourrait révéler de nouvelles informations sur ses propriétés. Par ailleurs, le détecteur de matière noire le plus sensible au monde livre ses premiers résultats.

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