Des astronomes ont récemment fait une découverte majeure en observant une collision spectaculaire entre deux amas de galaxies. Cela a révélé la présence de matière noire, une substance invisible qui constitue une grande partie de l’univers. Grâce à cette observation, nous obtenons des informations précieuses sur la façon dont cette substance mystérieuse interagit avec la matière ordinaire afin de mieux comprendre son rôle dans la structure de notre cosmos.
Comprendre la matière noire
La matière noire est une forme de matière qui, contrairement à la matière normale, n’émet ni ne reflète la lumière. Cela le rend invisible pour nos instruments de détection traditionnels. Cependant, sa présence est connue grâce à son effet gravitationnel sur des objets visibles comme les étoiles et les galaxies. En effet, les scientifiques ont découvert que la matière noire exerce suffisamment de force gravitationnelle pour influencer la façon dont les galaxies se forment et se comportent. Sans cela, les galaxies se disperseraient et ne formeraient pas les grandes structures que nous observons aujourd’hui.
Selon les estimations, nous savons également désormais que la matière noire constitue environ 85 % de la matière totale de l’Univers et 27 % de sa masse-énergie totale. Cependant, la nature de cette mystérieuse forme de matière reste insaisissable. Ainsi, toute observation mérite d’être prise pour tenter de la comprendre.
Une collision galactique spectaculaire
Les astronomes ont observé une collision entre deux amas de galaxies, appelée MACSJ0018.5+1626. Ces clusters sont situés à environ cinq milliards d’années-lumière de la Terre. Pour mettre les choses en perspective, cela signifie que la lumière de ces amas a voyagé pendant cinq milliards d’années avant de nous atteindre.
Pour étudier cet événement, les scientifiques ont utilisé divers télescopes et observatoires. Parmi eux figurent les télescopes spatiaux Hubble et Chandra de la NASA, ainsi que d’autres instruments comme l’observatoire submillimétrique Caltech, l’observatoire WM Keck et l’observatoire Planck. Ces outils ont fourni des données cruciales en capturant des images et en mesurant les émissions de lumière et de gaz.
Les données ont été collectées sur plusieurs années et ont nécessité une analyse complexe. Les astronomes ont étudié les changements de lumière émise par les étoiles et le comportement des gaz chauds pour déterminer comment la matière noire se déplace et interagit lors de telles collisions. Ils ont utilisé des phénomènes tels que l’effet Sunyaev-Zel’dovich (SZ), qui mesure les changements de lumière cosmique provoqués par le gaz chaud en mouvement, pour évaluer la vitesse et la direction du mouvement de différents types de matière.
Comportement surprenant
Les chercheurs ont observé que malgré la violence de la collision entre les amas de galaxies, les galaxies elles-mêmes restaient relativement intactes. Ce phénomène peut s’expliquer par l’immensité de l’espace entre les galaxies, suffisamment grand pour qu’elles n’entrent pas en collision directement, même lors de telles collisions cosmiques. En revanche, les débris générés par la collision, tels que les gaz chauds et la matière normale, ont été fortement perturbés par l’impact. Le gaz, chauffé à des températures extrêmes, a été éjecté et dispersé, et les structures normales de la matière ont été déformées par la force de la collision.
Ce qui rend cette observation particulièrement fascinante, c’est le comportement de la matière noire lors de l’événement. Contrairement à la matière normale, la matière noire semble en effet ayant traversé les débris de la collision presque indemne. Cette invisibilité en situation de collision est analogue à celle d’un fantôme traversant des objets physiques sans interagir avec eux. Ce phénomène est crucial, car il démontre que la matière noire n’interagit pas de la même manière avec la matière normale. En fait, elle semble non soumis aux forces de friction et de pression qui affectent les particules conventionnellesce qui lui permet de se déplacer indépendamment des perturbations provoquées par la collision.
Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour l’étude de cette substance. En comprenant mieux son comportement dans des situations extrêmes, les scientifiques espèrent pouvoir révéler davantage de ses mystérieuses propriétés. Ces connaissances pourraient également nous aider à comprendre comment les grandes structures de l’Univers, telles que les galaxies et les amas de galaxies, se sont formées et ont évolué.
Les chercheurs espèrent que cette collision cosmique unique offrira également des indices sur la nature de la matière noire elle-même. En analysant en détail comment elle se comporte différemment de la matière normale lors d’événements aussi violents, les scientifiques peuvent affiner leurs modèles et simulations de l’univers. Cela pourrait éventuellement conduire à la découverte de nouvelles particules ou forces qui expliqueraient mieux cette matière invisible. À terme, cette avancée pourrait révolutionner notre compréhension de l’univers et répondre à certaines des questions les plus fondamentales de la cosmologie moderne.
L’étude est publiée dans The Astrophysical Journal.
