Imaginez l’Univers, et vous pourriez vous représenter un vide sombre parsemé de trillions de galaxies, chacune contenant plusieurs milliards d’étoiles.
La réalité est un peu plus étrange, avec des galaxies apparemment distinctes reliées en de vastes réseaux intergalactiques par des filaments invisibles de matière noire. Si vous avez du mal à l’imaginer, sachez que nous pouvons désormais voir certains de ces filaments grâce à une utilisation astucieuse de la lentille gravitationnelle.
Une équipe d’astronomes de l’Université de Waterloo, au Canada, a utilisé les effets de courbure de l’espace de la matière noire pour voir l’invisible, en combinant des catalogues de groupes de galaxies qui agissent comme des lentilles avec des catalogues de données sur les sources de lumière derrière eux pour créer un visuel de leurs caractéristiques “sombres”.
Tout d’abord, un petit rappel sur la matière noire : utilisez une forme de télescope, et ce que vous pouvez détecter directement ne représente que 5 % de l’Univers observable.
Un autre 68% – l’énergie noire’. si elle existe – est une sorte d’énergie qui écarte l’espace à des vitesses toujours plus rapides. Étant donné que l’on ne sait pas grand-chose d’autre sur cette force (et que l’on ne voit pas les physiciens hausser les épaules en écrivant à son sujet), on la désigne sous le nom de “matière noire”
La matière noire est différente. Elle représente environ 27 % de l’Univers observable et, comme l’énergie sombre, nous pouvons observer un effet sans savoir ce qui semble en être la cause.
Cet effet est essentiellement la gravité, mais alors que la plupart des matériaux qui ont une masse semblent également émettre ou absorber des rayonnements électromagnétiques ou du moins interagir avec les forces nucléaires, les amas de matière noire restent silencieux, creusant un peu le tissu environnant de l’Univers mais ne réagissant à rien d’autre.
Jusqu’à présent, nous avons pu évaluer grossièrement l’emplacement de ces amas de matière noire en cartographiant les étoiles et les galaxies et en déterminant la quantité de masse supplémentaire nécessaire pour expliquer leurs mouvements et leurs positions.
Cela nous a appris que la matière brillante ordinaire et sa cousine sombre ont tendance à se rassembler pour former des amas, la matière sombre la plus répandue formant des “halos” autour des gaz lumineux, des étoiles et des nuages de poussière.
Nous savons également depuis un certain temps que la matière noire ne se dépose pas simplement dans de vastes flaques cosmiques, mais qu’elle ressemble plutôt à des cordes de caramel agglutinées, séparées en toiles par l’étirement de l’Univers.
Cela signifie également que les galaxies ont tendance à s’installer le long de ces fils, formant des superamas interconnectés qui s’étendent en cartes non seulement de l’espace, mais aussi du temps lui-même.
Savoir que la matière noire se trouve entre les galaxies visibles sur la toile cosmique est une chose, la voir réellement en est une autre.
“Depuis des décennies, les chercheurs prédisent l’existence de filaments de matière noire entre les galaxies qui agissent comme une superstructure en forme de toile reliant les galaxies entre elles”, a déclaré le chercheur Mike Hudson.
“Cette image nous fait passer des prédictions à quelque chose que nous pouvons voir et mesurer”
Lorsque la lumière des étoiles traverse une masse, telle qu’une galaxie, la lumière dérive avec les courbes et les fossettes causées par les effets de déformation de la gravité.
En combinant diverses images de 23 000 paires de galaxies situées à environ 4,5 milliards d’années-lumière, les astronomes ont pu utiliser de légères variations pour établir une carte relativement détaillée des ponts de matière noire, par ailleurs invisibles, qui les relient.
Non seulement cette carte est jolie à regarder, mais elle révèle des caractéristiques intéressantes qui seraient autrement difficiles à détecter.
“Grâce à cette technique, nous sommes non seulement en mesure de constater l’existence de ces filaments de matière noire dans l’univers, mais aussi de voir dans quelle mesure ces filaments relient les galaxies entre elles”, a déclaré M. Epps.
Par exemple, les filaments de matière noire semblent être les plus forts entre les amas de galaxies distants de moins de 40 millions d’années-lumière.
L’ajout de cette résolution aux cartes existantes pourrait révéler quelques détails supplémentaires sur cette forme mystérieuse de matière, ou nous en dire plus sur l’évolution de l’Univers.
Ou bien, à l’avenir, nous nous représenterons l’Univers comme une boule cosmique de barbe à papa tachetée de sucre.
Cette recherche a été publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.