Une petite astuce a transformé James Webb en “chasseur” de matière noire???????? En détectant la lumière extragalactique dans les amas de galaxies, le télescope infrarouge peut révéler la répartition de cette matière invisible et nous offrir une nouvelle vision de l’univers.
La matière noire est l’un des plus grands défis de la physique, car c’est son seul moyen d’interaction avec la matière baryonique (la matière “normale”, qui comprend tout ce que nous pouvons observer de quelque manière que ce soit).
Les scientifiques sont convaincus de l’existence de la matière noire car elle a une masse et interagit donc gravitationnellement. En fait, les observations de galaxies, de lentilles gravitationnelles et d’amas de galaxies ne peuvent être expliquées qu’en ajoutant de la matière noire à leur environnement.
Lumière extragalactique et matière noire
Aujourd’hui, les astronomes savent que cette matière invisible est à l’origine de la formation et de l’évolution des galaxies. L’une des preuves (dans l’image ci-dessous) est la lentille gravitationnelle – lorsqu’une galaxie très éloignée est agrandie par l’amas de galaxies le plus proche de nous. Mais ces lentilles sont constituées d’une plus grande quantité de masse que ce à quoi on pourrait s’attendre si nous excluions la matière noire.
Les astronomes détectent également la présence de matière noire dans les cartes de rayons X (rose) et de matière baryonique (bleu) de divers amas de galaxies en collision (image ci-dessous). La carte montre une séparation claire entre la matière normale et les effets gravitationnels, qui est l’une des preuves les plus solides de la matière noire.
Cela ne signifie pas que la matière noire apparaît dans les images ; ce qui se passe est un peu plus compliqué, mais élégant. Les rayons X, dans ce cas, révèlent où les collisions de galaxies créent des températures supérieures à plusieurs centaines de milliers de degrés, créant de la lumière provenant de l’extérieur des galaxies mais à l’intérieur de l’amas.
Cette lumière est appelée “lumière intergalactique, car la source est constituée d’étoiles et d’autres phénomènes – y compris la collision de matière lorsque les galaxies fusionnent – en dehors des galaxies individuelles. Mais toute la lumière intergalactique n’est pas le résultat de ces seuls processus de matière baryonique.
Lorsque les galaxies interagissent au sein des amas, les étoiles et les courants de marée sont supprimés et envoyés hors des galaxies auxquelles ils appartiennent. Bien que nous ne puissions pas distinguer ces étoiles individuelles, elles brillent toujours, émettant une faible lumière intergalactique.
Alors que la matière noire attire gravitationnellement ces étoiles, la lumière évolue comme un traqueur de matière noire, comme dans le cas de la galaxie des têtards. Sa queue massive est la preuve d’interactions de marée – lorsqu’une force gravitationnelle tire et étire la matière galactique, formant un fil qui se contracte sous sa propre gravité pour former des étoiles.
Dans le cas de la galaxie des têtards, la queue mesure environ 280 000 années-lumière de long et révèle les étoiles en suivant la répartition de la matière noire de cette région, créant ainsi une lumière intergalactique.
Bien qu’ils soient capables de détecter la matière noire avec ces techniques, les télescopes n’ont toujours pas été en mesure de fournir suffisamment de données détaillées pour une étude encore plus approfondie. Cela pourrait changer avec le télescope James Webb.
James Webb détecte la matière noire
Dans une nouvelle étude publiée dans Les lettres du journal astrophysique par les chercheurs Mireia Montes et Ignacio Trujillo, le télescope James Webb a été utilisé avec la technique d’observation de la lumière intergalactique pour étudier la matière noire.
La paire a utilisé la première image en champ profond du JWST et a calibré les données pour extraire plus d’informations sur la lumière intergalactique. Dans l’animation à 3 images ci-dessous, nous voyons l’image originale en champ profond, une version couleur inversée et une version contraste/luminosité améliorée pour améliorer la lumière intergalactique.
Ils ont trouvé une lumière créée par des fusions lumineuses et des ajouts causés par des facteurs externes. Il existe de nombreuses lumières provenant de l’extérieur de l’amas de galaxies et confondues avec la lumière intra-amas, mais le duo a réussi à toutes les séparer et à éliminer la luminosité des objets externes.
La lumière restante suggère que les fusions galactiques au sein des amas sont la principale source de lumière intergalactique de formation d’étoiles. Puisque la matière émettant cette luminosité répond à la matière noire, les auteurs de l’étude ont montré que la technique de suivi de la matière noire est excellente si les données de James Webb sont utilisées.
Une telle technique existait déjà avec d’autres télescopes infrarouges, mais le James Webb est le plus puissant d’entre eux. C’est-à-dire que nous aurons peut-être beaucoup de nouvelles sur la matière noire de l’univers dans un proche avenir.
La source: IAC, Commence par un coup
