Cartographie de la matière noire dans un amas de galaxies

Cartographie de la matière noire dans un amas de galaxies (cliquez pour agrandir)

Des chercheurs qui « tâtonnent » l’Univers afin d’identifier et comprendre l’insaisissable matière noire ont établis une carte de celle-ci au sein d’un amas de galaxies.

La matière noire demeure un épais mystère pour tous les physiciens de la planète. De nature exotique, elle échappe pour l’instant à la sensibilité de tous les détecteurs existants. Et pourtant, elle représente 24 % de la masse de l’Univers contre mois de 4 % pour la matière visible ou baryonique. Elle est dominante à travers tout le cosmos …

Tous les moyens sont bons pour la débusquer. Une équipe de cosmologistes a ainsi étudiée et comparée les observations réalisées avec l’Advanced Camera for Surveys (ACS) du télescope spatial Hubble, de l’amas de galaxies Abell 1689 (lire aussi « Nouvelle approche dans la recherche de la mystérieuse énergie noire »). Situé à plus de 2,2 milliards d’années-lumière, il est très dense et massif : sa population galactique s’élève à plus de 1 000 galaxies différentes. Un tel ensemble créée ce qui s’appelle un effet de « lentille gravitationnelle ». Une déformation de l’espace-temps provoquée par la masse du super-amas qui dévie et déforme la trajectoire de la lumière provenant de galaxies situées à l’arrière-plan.

Procédant par déduction et avec l’appui de modélisations qui reconstituent le développement d’un amas de cette importance, les chercheurs ont établi une carte approximative de la distribution de cette matière abondante et invisible. Si l’amas ne comptait que de la matière visible, il ne fait pas de doutes pour les astronomes, que les effets de la lentille gravitationnelle seraient inférieurs. Par ces observations, la cartographie fait apparaitre la matière noire.

Outre cette matière inconnue, les astrophysiciens fouillent également l’Univers à la recherche d’une force très influente et tout aussi fantôme : l’énergie noire. Les modélisations qui ont été réalisées pour mieux appréhender l’amas Abell 1689 font apparaître une influence tardive de l’énergie noire. Au sein de l’Univers jeune, la matière était beaucoup plus concentrée, réprouvant ainsi avec plus de facilité la mystérieuse énergie noire. Aujourd’hui, la dilution de l’Univers rend celle-ci beaucoup plus influente.

L’étude approfondie d’amas galactique comme celui d’Abell 1689 offre aux chercheurs des opportunités de mieux « cerner » deux composants essentiels à l’évolution de l’Univers : l’énergie noire et la matière noire. D’autres modélisations et observations futures viendront en accroître la connaissance.

Crédit photo : NASA, ESA, and Z. Levay (STScI).

Enquête sur la matière noire à travers l’amas galactique Abell 315

Le super amas de galaxies Abell 315 (cliquez pour agrandir)

L’ESO livre une image d’un super amas de galaxies étudié par les astronomes en quête de l’exotique et insaisissable matière noire.

L’image grand champ ci-dessus a été réalisée pendant de longues heures de pause avec la caméra Wide Field Imager (WFI) du télescope MPG/ESO de 2,2 mètres de l’Observatoire de La Silla. Elle couvre une partie du ciel aussi vaste que la Pleine Lune. En son centre, on distingue Abell 315. Il s’agit d’un amas galactique très massif reliant plus d’une centaine de galaxies ! Il se situe à environ 2 milliards d’années-lumière de nous, dans la constellation de la Baleine (Cetus). Dans ce cas présent, les chercheurs se sont intéressés à l’effet gravitationnel de ce super-amas, ce qui s’appelle lentille gravitationnelle et peut trahir la présence de la matière noire …

Les galaxies situées à l’arrière-plan, au-delà de l’amas sont légèrement déformées par la masse d’Abell 315. Celui-ci déforme significativement l’espace-temps et, par conséquent, dévie la trajectoire des rayons lumineux provenant des galaxies plus lointaines. A travers cette longue et scrupuleuse observation, les astrophysiciens traquent l’insaisissable matière noire (dark matter) et cherchent à la mesurer, à la quantifier, à la caractériser. La matière visible et les gaz chauds qui entourent ces galaxies ne représentent que 20 % de la masse d’Abell 315, laquelle est évaluée à 100 000 milliards de fois celle de notre Soleil ! Les 80 % restants sont constitués de cette matière sombre encore mystérieuse pour les scientifiques.

Outre la « pagaille » de galaxies, on distingue sur l’image de  la caméra WFI de nombreux petits traits bleu, vert ou rouge, épars. Il s’agit d’objets en mouvement, longs de quelques kilomètres et appartenant à la ceinture d’astéroïdes.

Inutile de préciser que pour apprécier la beauté et la profondeur de ce petit fragment du cosmos, vous pouvez télécharger l’image en très haute résolution (10,2 Mb).

En vidéo, plongée en direction de l’amas de galaxies Abell 315.

Crédit photo : ESO/J. Dietrich.

Des nébuleuses observées dans une galaxie lointaine

La galaxie SMMJ2135-0102

Par un heureux concours de circonstances, une équipe d’astronomes a pu observer pour la première fois des nébuleuses dans une galaxie située à plus de 10 milliards d’années-lumières de la Terre.

Cet exploit, les astronomes le doivent en partie aux exceptionnelles performances du télescope submilimétrique Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) installé au Chili. Celui-ci a exploité les images et les données d’une galaxie SMMJ1235-0102, récemment découverte, située à plus de 10 milliards d’années-lumière de nous ! Leur chance est notamment la présence d’un amas de galaxies très massives entre elle et nous. Cela créé un effet de lentille gravitationnelle (prédit par la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein) qui amplifie la luminosité de l’objet situé à l’arrière-plan et le grossit 32 fois ! La force de gravité de l’amas galactique déforme le « tissu » de l’espace-temps et courbe les rayons lumineux, un effet de lentille décuple ainsi l’objet qui est à l’arrière-plan … Ce phénomène peut aider considérablement les astrophysiciens et les cosmologistes, comme dans le cas présent, dans leurs études d’objets lointains à l’instar de cette galaxie. Aussi, ont-ils vu ce qu’il s’y passe il y a plus de 10 milliards d’années ! L’univers est encore jeune et les galaxies ne ressemblent pas à celles que l’on connaît et observe aujourd’hui (cela n’a pas vraiment de sens de dire « aujourd’hui », il s’agit plutôt de « passé plus ou moins proche » !), dans notre univers local !

A leur grande stupéfaction, les astronomes sont parvenus a observé des nébuleuses où se forment des étoiles au sein de cette galaxie lointaine ! La résolution atteinte est de quelques années-lumières, comparable à celle obtenue avec les objets du même type dans notre Voie Lactée. Seul le futur radio-télescope Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), qui sera construit sur le même site, fera aussi bien et sans l’aide de lentilles gravitationnelles ! Il apparaît que les nébuleuses sont 100 fois plus lumineuses que leurs homologues de la Voie Lactée. Quant à leur densité, très importante, elle évoque aux chercheurs celle qui règne au centre de nos nébuleuses. Autant d’indices qui indiquent une activité très élevée. Les calculs estiment que la galaxie donne naissance, en moyenne, à 250 étoiles de masses équivalentes au Soleil chaque année !

Cette observation très exaltante donne un avant-goût de ce que pourra obtenir comme données le futur radio-télescope télescope ALMA, en construction au Chili.

En vidéo, zoom dans la galaxie lointaine SMMJ1235-0102.

Crédit photo : ESO/APEX/M. Swinbank et al., NASA/ESA Hubble Space Telescope et SMA.

Quatre amas de galaxies en collision

Lire l’article « Collision de quatre amas de galaxies photographiée par les télescopes Chandra et Hubble ».

Collision entre quatre amas de galaxies photographiée par les télescopes Chandra et Hubble

Extraordinaire collision de quatre amas de galaxies

Les télescopes spatiaux Hubble et Chandra ont unis leurs capacités pour obtenir cette image extraordinaire ci-contre de la collision de quatre amas de galaxies ! Chacun d’entre eux est une belle mêlée de centaines de milliards d’étoiles qui se voient prise dans un gargantuesque maelstrom galactique. Rares sont les occasions d’observer une rencontre de galaxies de cette ampleur.

Le télescope Hubble offre une vue dans le visible et Chandra, une vision dans le rayonnement x. Les couleurs qui apparaissent témoignent de différentes élévations des températures. Le rouge suggére quelques dizaines de millions de degrés et le bleu, bien davantage, avec des centaines de millions de degrés !

MCASJ0717 est situé à environ 5,4 milliards d’années-lumière dans la constellation du Cocher. Un nombre important de galaxies est visible sur cette image, on peut en compter plusieurs dizaines, petites, lointaines ou grandes et proches à travers ce cliché publié à la fin du mois d’avril par les deux télescopes de la NASA.

Télécharger l’image en haute résolution (1,5 Mb) ou en très haute résolution (7,6 Mb).

Voir aussi la vidéo.

Crédit photo : NASA, ESA, CXC, C. Ma, H. Ebeling, and E. Barrett (University of Hawaii/IfA), et al., and STScI.

Zoom vers la galaxie NGC 4921

Zoom vers la galaxie NGC 4921, l’une des plus lumineuses du grand amas de galaxies Abell 1656 à 320 millions d’années-lumière dans la constellation de la Chevelure de Berenice. Vidéo réalisée à partir des images collectées par l’ESA et la NASA et en particulier par le télescope spatial Hubble.

Voir aussi l’article « La galaxie NGC 4921 photographiée par le télescope Hubble ».

Crédit vidéo : ESA/NASA.

L’impressionnante galaxie NGC 1569

La galaxie NGC 1569

La galaxie NGC 1569, découverte par William Herschel, connait une production d’étoiles effrénée, 100 fois supérieure à la notre ! Les astronomes se sont interrogés longtemps sur le mystère de cette incroyable fertilité dans une galaxie si isolée et petite, appartenant cependant au groupe local. Son observation récente réalisées avec le télescope spatial Hubble révélent que la galaxie se situe 1,5 fois plus loin qu’on ne le pensait, à environ 11 millions d’années-lumière de nous,au sein d’un groupe d’une dizaine de galaxies, parmi lesquelles, au centre, la spirale IC 342. L’incroyable profusion de jeunes étoiles trouverait son origine dans l’interaction de ces galaxies. L’influence gravitationelle des unes avec les autres.

Sa partie centrale est large d’environ 5 000 années-lumière et contient trois immenses amas d’étoiles, parmi les plus gros connus dans notre univers proche, composés de plus d’1 million d’étoiles chacun. Certaines de leurs étoiles ont explosé en supernovæ, laissant apparaître plusieurs structures gazeuses en filaments qui s’étendent sur plus 3 700 années-lumière ! Voilà qui ne cesse d’étonner les astronomes qui ont fait ces extravagantes et impressionantes découvertes de façon innatendue.

Télécharger l’image en très haute résolution (8,2 Mo).

Crédit photo : NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), and A. Aloisi (STScI/ESA).