Une force invisible a un effet sur notre Univers. Nous ne pouvons ni la voir, ni la détecter, mais nous pouvons observer comment elle interagit gravitationnellement avec les choses que nous pouvons voir et détecter, comme la lumière.
Une équipe internationale d’astronomes a utilisé l’un des télescopes les plus puissants du monde pour analyser cet effet sur 10 millions de galaxies dans le contexte de la relativité générale d’Einstein. Le résultat ? La carte la plus complète à ce jour de la matière noire dans l’histoire de l’Univers.
Elle doit encore faire l’objet d’un examen par les pairs, mais la carte a suggéré quelque chose d’inattendu : les structures de la matière noire pourraient évoluer plus lentement que prévu.
“Si d’autres données montrent que nous avons définitivement raison, cela suggère que quelque chose manque à notre compréhension actuelle du modèle standard et de la théorie générale de la relativité”, a déclaré le physicien Chiaki Hikage de l’Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l’Univers.
Visualisation de la carte de la matière noire (plus clair = plus de matière noire) basée sur l’effet de lentille produit par les galaxies, indiqué par les lignes blanches. (Projet HSC/UTokyo)
Nous ne savons pas ce qu’est la matière noire. Ce que nous savons, c’est que les effets gravitationnels que nous observons dans l’Univers ne peuvent être expliqués par la seule matière observable. Par exemple, la vitesse de rotation des galaxies serait très différente si elle était basée uniquement sur la gravité de la masse observable.
Nous savons également que la gravité peut dévier la trajectoire de la lumière, comme nous le voyons avec l’effet de lentille gravitationnelle. Cet effet peut également être utilisé pour cartographier la matière noire. Une fois que vous avez soustrait l’effet gravitationnel de la matière visible, il ne vous reste plus que l’effet gravitationnel de la matière noire.
C’est une méthode courante pour trouver la matière noire, et c’est ce que l’équipe de Hikage a également utilisé. Ils ont déployé l’Hyper Suprime-Cam de 870 mégapixels du télescope Subaru de 8,2 mètres pour atteindre des galaxies situées à des milliards d’années-lumière.
Comme leur lumière a mis beaucoup de temps à nous parvenir, nous les voyons telles qu’elles existaient il y a des milliards d’années, ce qui signifie que la carte couvre une grande partie de l’histoire de l’Univers, permettant aux astronomes d’observer l’évolution de la matière noire au fil des milliards d’années.
La carte 3D qui en résulte révèle la disposition grumeleuse de la matière noire de l’Univers, ce qui correspond aux résultats des recherches précédentes, à l’exception de la vitesse à laquelle les structures évoluent. D’après cette nouvelle carte, l’évolution est plus lente que ce que prévoyaient les résultats précédents.
Pas de beaucoup, mais suffisamment pour être considéré comme étrange. Cela dit, on ne sait pas encore ce que cela signifie. Cela pourrait indiquer qu’il manque quelque chose dans le modèle standard, ce qui serait assez étonnant, ou une fluctuation statistique dans les données.
Il faudra peut-être attendre un certain temps avant de le découvrir. L’équipe travaille sur ce projet depuis 2014, en utilisant seulement les observations de la première année, soit 11 % du relevé de l’Hyper Suprime-Cam, qui n’est même pas encore terminé. La prise d’images devrait se terminer en 2020 environ.
Ne nous emballons donc pas trop vite : il y a encore beaucoup de travail à faire. Mais le résultat est tout de même intriguant et nous attendrons de nouvelles informations avec impatience.
“Avec un peu plus de travail, si nous pouvons obtenir une meilleure précision, nous pourrons peut-être trouver quelque chose de concret”, a déclaré Hikage. “C’est un facteur de motivation important pour moi”
Les recherches de l’équipe ont été acceptées dans la publication de la Société astronomique du Japon, et peuvent être lues dans leur intégralité sur le serveur de préimpression arXiv.