Astronomers detect lowest mass dark object ever measured using gravitational lensing
Des astronomes détectent l'objet sombre de plus faible masse jamais mesuré grâce à la lentille gravitationnelle
Par Hannelore Hämmerle, Société Max Planck
Édité par Gaby Clark, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
Superposition de l'émission infrarouge (noir et blanc) et de l'émission radio (couleur). Crédit : Keck/EVN/GBT/VLBA
La matière noire est une forme énigmatique de matière qui n'est pas censée émettre de lumière. Pourtant, elle est essentielle à la compréhension de l'évolution de la riche mosaïque d'étoiles et de galaxies que nous observons dans le ciel nocturne. En tant qu'élément fondamental de l'univers, une question clé pour les astronomes est de savoir si la matière noire est lisse ou agglomérée, car cela pourrait révéler sa composition. La matière noire ne pouvant être observée directement, ses propriétés ne peuvent être déterminées que par l'observation de l'effet de lentille gravitationnelle, par lequel la lumière provenant d'un objet plus éloigné est déformée et déviée par la gravité de l'objet sombre.
« La recherche d'objets sombres qui ne semblent pas émettre de lumière est clairement un défi », a déclaré Devon Powell, de l'Institut Max Planck d'astrophysique et auteur principal de l'étude. « Comme nous ne pouvons pas les observer directement, nous utilisons des galaxies très lointaines comme rétroéclairage pour rechercher leurs empreintes gravitationnelles.»
Cette recherche est publiée dans la revue Nature Astronomy.
L'équipe a utilisé un réseau de télescopes du monde entier, dont le télescope Green Bank, le Very Long Baseline Array et le Réseau européen d'interférométrie à très longue base. Les données de ce réseau international ont été corrélées à l'Institut conjoint pour le VLBI ERIC aux Pays-Bas, formant ainsi un supertélescope de la taille de la Terre capable de capter les signaux subtils de la lentille gravitationnelle de l'objet sombre.
L'équipe a découvert que l'objet possède une masse un million de fois supérieure à celle de notre Soleil et qu'il se situe dans une région lointaine de l'espace, à environ 10 milliards d'années-lumière de la Terre, alors que l'univers n'avait que 6,5 milliards d'années.
Il s'agit de l'objet de plus faible masse jamais détecté par cette technique, d'un facteur 100 environ. Pour atteindre ce niveau de sensibilité, l'équipe a dû créer une image haute fidélité du ciel à l'aide de radiotélescopes répartis dans le monde entier.
John McKean, de l'Université de Groningue, de l'Université de Pretoria et de l'Observatoire de radioastronomie d'Afrique du Sud, qui a dirigé la collecte de données et est l'auteur principal d'un article complémentaire, a déclaré : « Dès la première image haute résolution, nous avons immédiatement observé un rétrécissement de l'arc gravitationnel, signe révélateur que nous étions sur la bonne voie. Seul un petit amas de masse supplémentaire entre nous et la lointaine radiogalaxie pourrait en être la cause. »
Le zoom avant montre le pincement de l'arc radio lumineux, où la masse supplémentaire de l'objet sombre est « imagée » gravitationnellement grâce aux algorithmes de modélisation sophistiqués de l'équipe. L'objet sombre est indiqué par la tache blanche au point de pincement de l'arc, mais aucune lumière provenant de celui-ci n'a jusqu'à présent été détectée aux longueurs d'onde optiques, infrarouges ou radio. Crédit : Keck/EVN/GBT/VLBA
Pour analyser cet immense ensemble de données, l’équipe a dû développer de nouveaux algorithmes de modélisation, exécutables uniquement sur des supercalculateurs. « Les données sont si volumineuses et complexes que nous avons dû développer de nouvelles approches numériques pour les modéliser. Ce n’était pas simple, car cela n’avait jamais été fait auparavant », explique Simona Vegetti de l’Institut Max-Planck d’astrophysique.
« Nous nous attendons à ce que chaque galaxie, y compris notre propre Voie lactée, soit remplie d’amas de matière noire, mais les trouver et convaincre la communauté de leur existence nécessite un travail de calcul considérable », poursuit-elle. L’équipe a appliqué une technique spéciale appelée imagerie gravitationnelle, qui leur a permis de « voir » l’amas de matière noire invisible en cartographiant son effet de lentille gravitationnelle par rapport à l’arc radiolumineux.
« Compte tenu de la sensibilité de nos données, nous nous attendions à trouver au moins un objet sombre. Notre découverte est donc cohérente avec la théorie dite de la matière noire froide, sur laquelle repose une grande partie de notre compréhension de la formation des galaxies », a déclaré Powell. « Après en avoir trouvé un, la question est maintenant de savoir si nous pouvons en trouver d'autres et si leur nombre sera toujours conforme aux modèles.»
L'équipe analyse actuellement les données plus en détail afin de mieux comprendre ce que pourrait être ce mystérieux objet sombre, mais elle étudie également d'autres régions du ciel pour voir si elle peut trouver d'autres exemples de tels objets sombres de faible masse en utilisant la même technique. Si elle continue de trouver de tels objets mystérieux dans d'autres parties de l'univers, et s'ils s'avèrent réellement totalement dépourvus d'étoiles, certaines théories de la matière noire pourraient être écartées.
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RESUME
Des astronomes détectent l'objet sombre le plus massif jamais mesuré grâce à la lentille gravitationnelle.
La matière noire est une forme énigmatique de matière qui n'est pas censée émettre de lumière. Pourtant, elle est essentielle à la compréhension de l'évolution du riche réseau d'étoiles et de galaxies que nous observons dans le ciel nocturne. En tant qu'élément fondamental de l'univers, une question clé pour les astronomes est de savoir si la matière noire est lisse ou agglomérée, car cela pourrait révéler sa composition. La matière noire ne pouvant être observée directement, ses propriétés ne peuvent être déterminées qu'en observant l'effet de lentille gravitationnelle, par lequel la lumière provenant d'un objet plus éloigné est déformée et déviée par la gravité de l'objet sombre.
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COMMENTAIRES
C 'est lev 2eme article sur la matiere noire cette semaine !
La photo est superbe et enigmatique mais son interprétation par l equipe reste à prouvber !!!
XXXXXXXXXXMore information: D. M. Powell et al, A million-solar-mass object detected at a cosmological distance using gravitational imaging, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02651-2
Related: J P McKean et al, An extended and extremely thin gravitational arc from a lensed compact symmetric object at redshift of 2.059, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters (2025). DOI: 10.1093/mnrasl/slaf039, academic.oup.com/mnrasl/article/544/1/L24/8262431
Journal information: Nature Astronomy
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