La matière noire pourrait être plus homogène que prévu

matière noire

L’analyse des résultats d’un vaste sondage galactique effectué au moyen du Télescope qui équipe le VLT de l’ESO au Chili, laisse à penser que la matière noire pourrait être moins dense et distribuée de façon plus homogène qu’attendu au sein de l’Univers.

Une équipe internationale a utilisé les données du sondage KiDS (Kilo Degree Survey) pour étudier les déviations que subit la lumière émise par 15 millions de galaxies distantes sous l’influence gravitationnelle de la matière aux plus grandes échelles de l’Univers. Les résultats obtenus paraissent en désaccord avec les données issues des observations du satellite Planck.

Une équipe internationale d’astronomes menée par Hendrik Hildebrandt de l’Institut d‘Astronomie Argelander de Bonn en Allemagne, et Massimo Viola de l’Observatoire Leiden aux Pays-Bas, a analysé les images du sondage KiDS (Kilo Degree Survey) acquises au moyen du VST, le Télescope de Sondage  installé sur le VLT de l’ESO au Chili. Pour les besoins de cette analyse, l’équipe a utilisé des images du sondage relatives à cinq zones du ciel, couvrant une surface totale équivalant à 2200 fois la superficie de la pleine Lune et constituées de quelque 15 millions de galaxies.

L’exceptionnelle qualité d’image qu’offre le VST sur le site de Paranal, combinée à l’utilisation de logiciels informatiques novateurs, a permis à l’équipe de mesurer, avec une précision rarement égalée, les effets du cisaillement cosmique. Il s’agit d’une subtile variante de l’effet de lentille gravitationnelle faible, soit de cette légère déviation que subit la lumière en provenance de lointaines galaxies lors de son passage à proximité de grandes quantités de matière, tels des amas de galaxies.

Le cisaillement cosmique résulte de l’action gravitationnelle, non pas d’amas de galaxies, mais de structures situées à plus grande échelle de l’Univers. La lumière s’en trouve également déviée, mais d’un facteur réduit. Pour pouvoir mesurer le très faible signal de cisaillement cosmique et en déduire la distribution spatiale de matière gravitationnelle, les astronomes doivent utiliser les données issues de sondages vastes et profonds à la fois, tel KiDS. Cette étude repose sur la cartographie d’une région très étendue du ciel, la plus étendue à ce jour à être analysée au moyen de cette technique.

cosmologie de PlanckCurieusement, les résultats de cette analyse semblent en désaccord avec les données d’observation du satellite Planck de l’Agence Spatiale Européenne, une mission spatiale phare dédiée à l’étude des propriétés fondamentales de l’Univers. A titre d’exemple, les mesures effectuées par l’équipe KiDS attribuent à la matière qui compose l’Univers un degré de morcellement, un paramètre cosmologique clé, nettement inférieur à celui déduit des données de Planck.

Massimo Viola d’expliquer : “Ce dernier résultat suggère que la matière noire qui compose la toile cosmique et représente le quart du contenu de l’Univers, est moins grumeleuse que nous le pensions.”

La matière noire résiste à toute détection. Seuls ses effets gravitationnels suggèrent son existence. Des études telle que celle-ci constituent le meilleur moyen, à l’heure actuelle, de déterminer la forme, l’échelle ainsi que la distribution spatiale de cette matière invisible.

Le surprenant résultat de cette étude questionne par ailleurs notre compréhension actuelle de l’Univers et de son évolution au cours des quelque 14 derniers milliards d’années. Un tel désaccord avec les résultats bien établis de Planck oblige les astronomes à revoir leur compréhension de certains des aspects fondamentaux de l’évolution de l’Univers.

Hendrik Hildebrandt ajoute : “Nos résultats permettront d’affiner les modèles théoriques retraçant l’évolution de l’Univers depuis sa création jusqu’à nos jours.”

L’analyse KiDS des données acquises par le VST constitue une étape importante. Toutefois, les télescopes à venir permettront d’effectuer des sondages toujours plus étendus et profonds du ciel.

Catherine Heymans de l’Université d’Edimbourg au Royaume-Uni et co-autrice de l’étude, ajoute : “Découvrir ce qui s’est passé depuis le Big Bang représente un défi complexe. Mais en poursuivant l’étude du ciel profond, nous pourrons mieux connaître le processus d’évolution de notre Univers.”

“Une étrange discordance avec la cosmologie de Planck se fait jour. Les missions à venir telle la mission spatiale EUCLID ou bien encore le Grand Télescope de Sondage Synoptique nous permettront de réitérer ces mesures et de mieux comprendre ce que l’Univers nous raconte réellement” conclut Konrad Kuijken

SourceESO
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