L’espace est empli d’une matière que nous pouvons voir, soit de nos yeux, soit à l’aide d’instruments d’optique, galaxies, astres, planètes et autres débris ou poussières. . Mais il comporte aussi quelques 85% d’une matière que nous ne pouvons voir mais dont nous constatons en permanence les effets, matière dite pour cette raison matière noire.. Mais la matière noire se serait comparable à la matière ordinaire, prenant par exemple la forme d’astres qe nous ne pourrions voir.
La matière noire ou matière sombre est une catégorie de matière hypothétique, invoquée dans le cadre du Modèle ΛCDM pour rendre compte de certaines observations astrophysiques, notamment les estimations de la masse des galaxies ou des amas de galaxies et les propriétés des fluctuations du fond diffus cosmologique. Wikipédia
Le modèle ΛCDM ou modèle de concordance est un modèle cosmologique du Big Bang comprenant une constante cosmologique notée par la lettre grecque Λ et associée à l’énergie dite elle- même sombre, laquelle commande l’ expansion de l’univers.
Selon la théorie de la formation des structures de l’univers, la matière de l’univers primitif était initialement répartie de manière homogène. Par la suite, sous l’influence de la gravité, la matière a commencé à s’agglomérer en structures plus denses. La structure à grande échelle de l’univers observable ressemble désormais à une gigantesque toile cosmique se caractérisant par une distribution en réseau des galaxies et d’amas de galaxies reliés par de vastes filaments de matière. Entre ces filaments et nœuds de matière se trouvent ce que l’on nomme les vides cosmiques, qui ne sont vides que par comparaison.
La toile cosmique est le résultat de l’interaction dynamique entre la matière noire et l’énergie sombre qui constituent la majeure partie de l’univers. La première exerce une attraction gravitationnelle, attirant la matière ordinaire vers les régions les plus denses, tandis que la seconde contribue à l’accélération de l’expansion de l’univers, influençant la formation et l’évolution des structures à grande échelle.
Cette toile cosmique joue un rôle essentiel dans la compréhension de l’évolution de l’univers. Son analyse pourrait ainsi permettre de répondre à certaines des questions clés de la cosmologie, telles que la nature de ces deux mystérieuses entités mentionnées ci-dessus, matière noire et énergie sombre .
De tels travaux pourraient aussi permettre de mieux appréhender l’origine des fluctuations primordiales qui ont conduit à la formation des structures cosmiques.
En utilisant les données du James Webb Telescope, des astronomes de l’Université d’Arizona ont isolé l’un de ces filaments de matière s’étendant sur plus de trois millions d’années-lumière et composé d’une dizaine de galaxies anciennes. Formé à peine 830 millions d’années après le Big Bang, il pourrait représenter le plus ancien fil connu de la toile cosmique.
Le filament nouvellement découvert serait ancré sur un quasar. Le quasar est un objet céleste extrêmement brillant intégrant un trou noir supermassif en son centre. La brillance de cet objet est la raison pour laquelle les astronomes ont découvert ce brin de galaxies.
En effet, la découverte a été faite dans le cadre du projet ASPIRE
ou A SPectroscopic Survey of Biased Halos in the Reionization Era…
Les astronomes ont déterminé que les structures de la matière noire se présentent sous forme de longs brins minces. Grâce au télescope Subaru, une équipe vient en effet de réaliser la première détection directe de ces filaments au sein d’un vaste amas de galaxies. Cette découverte offre ainsi de nouvelles données probantes pour évaluer les théories sur l’évolution de l’Univers.
Cette structure, connue sous le nom de toile cosmique, est formée de filaments massifs constitués de matière. Ces filaments, qui alimentent les galaxies en gaz et guident leur regroupement, jouent un rôle clé dans l’évolution cosmique.
Or, des astronomes de l’Université Yonsei de Séoul ont pour la première fois réussi à détecter de la matière noire sur ces filaments de matière. Cette observation révolutionnaire a été rendue possible grâce à l’utilisation du télescope Subaru, situé à Hawaï, et à l’effet de la gravité sur la lumière, appelé lentille gravitationnelle.
Albert Einstein avait prédit en 1915 que la masse courbe l’espace-temps, ce qui influence le passage de la lumière. Concrètement, lorsqu’une source lumineuse se retrouve sur la trajectoire d’une masse, cette lumière se retrouve déviée, ce qui crée un effet de lentille gravitationnelle. Bien que la matière noire elle-même ne soit pas directement observable, son influence gravitationnelle peut ainsi être détectée à travers cet effet.
L’observation a été réalisée sur l’amas du Coma composé de plus d’un millier de galaxies, situé à 321 millions d’années-lumière de la Terre. Cet amas fait partie intégrante de la Grande Muraille, considérée comme l’une des premières grandes structures cosmiques identifiées.
Grâce à la sensibilité et à la résolution élevées de l’Hyper Suprime-Cam (HSC) du télescope Subaru, l’équipe a donc réussi à percevoir les effets de lentille gravitationnelle causés par la matière noire sur les filaments intra-amas, une partie moins étudiée de la toile cosmique.
Ainsi l’on trouve une confirmation cruciale de l’existence de la toile cosmique à grande échelle, structure essentielle dans la compréhension de la formation et de l’évolution des galaxies. Alors que la matière noire demeure insaisissable directement, son rôle en tant qu’échafaudage cosmique invisible se révèle une fois de plus à travers les subtilités de la gravité et de la lentille gravitationnelle.
Référence
article
- Published: 05 January 2024
Weak-lensing detection of intracluster filaments in the Coma cluster- Kim HyeongHan,
- M. James Jee,
- Sangjun Cha &
- Hyejeon Cho
Nature Astronomy (2024)
- Abstract
The concordance cosmological model predicts that galaxy clusters grow at the intersection of filaments that structure the cosmic web and extend tens of megaparsecs. Although this hypothesis has been supported by the baryonic components, no observational study has detected the dark matter component of the intracluster filaments (ICFs), the terminal segment of the large-scale cosmic filaments at their conjunction with individual clusters. We report weak-lensing detection of ICFs in the Coma cluster field from the ∼12-deg2 Hyper Suprime-Cam imaging data. The detection is based on two methods, the matched-filter technique and the shear-peak statistic. The matched-filter technique yields detection significances of 6.6σ and 3.6σ for the northern and western ICFs at 110° and 340°, respectively. The shear-peak statistic yields detection significances of 3.1σ and 2.8σ for these ICFs. Both ICFs are highly correlated with the overdensities in the weak-lensing mass reconstruction and are well aligned with the known large-scale (>10 Mpc) cosmic filaments associated with the Coma supercluster.
