Il y a plus de matière noire que de matière ordinaire dans l'Univers, et elles sont normalement toutes mélangées dans des galaxies. Lors d'une collision entre des amas de galaxies géantes, les nuages de gaz chauds dans les amas rencontrent des frottements lorsqu'ils se traversent, les séparant des étoiles. La matière noire n'est pas non plus affectée par ce frottement, donc les astronomes ont pu calculer l'effet de sa gravité sur la matière régulière.
La matière noire et la matière normale ont été déchirées par la formidable collision de deux grands amas de galaxies. La découverte, à l'aide de l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA et d'autres télescopes, fournit une preuve directe de l'existence de la matière noire.
"C'est l'événement cosmique le plus énergique, à part le Big Bang, que nous connaissons", a déclaré Maxim Markevitch, membre de l'équipe du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, Mass.
Ces observations fournissent la preuve la plus forte à ce jour que la majeure partie de la matière dans l'univers est sombre. Malgré des preuves considérables de la matière noire, certains scientifiques ont proposé des théories alternatives pour la gravité où elle est plus forte à l'échelle intergalactique que celle prédite par Newton et Einstein, supprimant ainsi le besoin de matière noire. Cependant, de telles théories ne peuvent expliquer les effets observés de cette collision.
"Un univers dominé par des choses sombres semble absurde, nous avons donc voulu tester s'il y avait des défauts de base dans notre façon de penser", a déclaré Doug Clowe de l'Université de l'Arizona à Tucson, et chef de l'étude. "Ces résultats sont la preuve directe de l'existence de la matière noire."
Dans les amas de galaxies, la matière normale, comme les atomes qui composent les étoiles, les planètes et tout ce qui se trouve sur Terre, se présente principalement sous forme de gaz chauds et d'étoiles. La masse du gaz chaud entre les galaxies est bien supérieure à la masse des étoiles dans toutes les galaxies. Cette matière normale est liée dans l'amas par la gravité d'une masse encore plus grande de matière noire. Sans matière noire, qui est invisible et ne peut être détectée que par sa gravité, les galaxies se déplaçant rapidement et le gaz chaud se séparent rapidement.
L'équipe a obtenu plus de 100 heures sur le télescope Chandra pour observer l'amas de galaxies 1E0657-56. La grappe est également connue sous le nom de grappe de balles, car elle contient un spectaculaire nuage en forme de balle de gaz à cent millions de degrés. L'image aux rayons X montre que la forme de la balle est due à un vent produit par la collision à grande vitesse d'un plus petit groupe avec un plus grand.
En plus de l'observation de Chandra, le télescope spatial Hubble, le très grand télescope de l'Observatoire européen austral et les télescopes optiques Magellan ont été utilisés pour déterminer l'emplacement de la masse dans les amas. Cela a été fait en mesurant l’effet de la lentille gravitationnelle, où la gravité des amas déforme la lumière des galaxies de fond comme prédit par la théorie de la relativité générale d’Einstein.
Le gaz chaud dans cette collision a été ralenti par une force de traînée, semblable à la résistance de l'air. En revanche, la matière noire n'a pas été ralentie par l'impact, car elle n'interagit directement avec elle-même ou avec le gaz que par gravité. Cela a produit la séparation de la matière sombre et normale vue dans les données. Si le gaz chaud était le composant le plus massif des grappes, comme proposé par les théories alternatives de la gravité, une telle séparation n'aurait pas été observée. Au lieu de cela, la matière noire est nécessaire.
"C'est le type de résultat que les théories futures devront prendre en compte", a déclaré Sean Carroll, cosmologiste à l'Université de Chicago, qui n'était pas impliqué dans l'étude. "Alors que nous avançons pour comprendre la vraie nature de la matière noire, ce nouveau résultat sera impossible à ignorer."
Ce résultat donne également aux scientifiques plus de confiance dans le fait que la gravité newtonienne familière sur Terre et dans le système solaire fonctionne également à l'échelle énorme des amas de galaxies.
"Nous avons comblé cette lacune concernant la gravité, et nous nous rapprochons plus que jamais de voir cette matière invisible", a déclaré Clowe.
Ces résultats sont publiés dans un prochain numéro de The Astrophysical Journal Letters. Le Marshall Space Flight Center de la NASA, à Huntsville, en Alberta, gère le programme Chandra pour la Direction des missions scientifiques de l'agence. Le Smithsonian Astrophysical Observatory contrôle les opérations scientifiques et aériennes du Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Source d'origine: Chandra News Release
