New cosmological constraints on the nature of dark matter
aDe nouvelles contraintes cosmologiques sur la nature de la matière noire
par les Instituts nationaux des sciences naturelles
Fluctuations de la matière noire dans le système de lentilles MG J0414+0534. La couleur bleu blanchâtre représente les images à lentille gravitationnelle observées par ALMA. La distribution calculée de la matière noire est représentée en orange ; les régions plus claires indiquent des concentrations plus élevées de matière noire et les régions orange foncé indiquent des concentrations plus faibles. Crédit : ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), K. T. Inoue et al.
De nouvelles recherches, publiées dans The Astrophysical Journal, ont révélé la répartition de la matière noire avec des détails jamais vus auparavant, jusqu'à une échelle de 30 000 années-lumière. Les fluctuations de distribution observées fournissent de meilleures contraintes sur la nature de la matière noire.
La mystérieuse matière noire représente la majeure partie de la matière de l’univers. La matière noire est invisible et ne se fait connaître qu’à travers ses effets gravitationnels. La matière noire n’a jamais été isolée en laboratoire, les chercheurs doivent donc s’appuyer sur des « expériences naturelles » pour l’étudier.
Un type d’expérience naturelle est une lentille gravitationnelle. Parfois, par hasard, deux objets situés à des distances différentes dans l'univers se trouveront le long de la même ligne de visée lorsqu'ils seront vus de la Terre. Lorsque cela se produit, la courbure spatiale provoquée par la matière autour de l'objet au premier plan agit comme une lentille, courbant le trajet de la lumière provenant de l'objet en arrière-plan et créant une image lentille. Cependant, il est difficile d’atteindre la haute résolution permettant de détecter des amas de matière noire moins massifs que les galaxies dans les expériences naturelles, de sorte que la nature exacte de la matière noire a été mal limitée.
Une équipe de chercheurs japonais dirigée par le professeur Kaiki Taro Inoue de l’Université de Kindai a utilisé ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) pour étudier le système de lentilles gravitationnelles connu sous le nom de MG J0414+0534 en direction de la constellation du Taureau. Dans ce système, l'objet du premier plan ne forme pas une, mais quatre images de l'objet de l'arrière-plan, en raison de la force gravitationnelle d'une galaxie massive agissant sur la lumière.
Un diagramme conceptuel du système de lentilles gravitationnelles MG J0414+0534. La matière noire associée à la galaxie lentille est représentée en bleu pâle et blanc. La matière noire dans l'espace intergalactique est représentée en orange. Les lignes pleines montrent les chemins réels des ondes radio qui sont courbées par la gravité. Les lignes pointillées montrent les positions apparentes observées des images lentilles. Crédit : NAOJ, KT Inoue
Grâce à l’effet de courbure et à leur nouvelle méthode d’analyse des données, l’équipe a pu détecter les fluctuations de la répartition de la matière noire le long de la ligne de visée avec une résolution plus élevée que jamais, jusqu’à une échelle de 30 000 années-lumière.
Les nouvelles contraintes fournies par la distribution observée sont cohérentes avec les modèles pour les particules de matière noire lentes ou « froides ».
À l’avenir, l’équipe prévoit de limiter davantage la nature de la matière noire grâce à des observations supplémentaires.
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QOMMENTAIRES
J e rappelle que le terme matière noire date de1933 inventé par ZWIKY
I ndépendament de son role pour expliquer la présence de masses
elle semble necessaire a expliquer l évolution de l univers
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More information: ALMA Measurement of 10 kpc-scale Lensing Power Spectra towards the Lensed Quasar MG J0414+0534, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/aceb5f
Journal information: Astrophysical Journal
Provided by National Institutes of Natural Sciences
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