Crédit d'image: Chandra
Une nouvelle image prise par l'observatoire aux rayons X de Chandra aide les astronomes à comprendre la composition de la matière noire dans l'Univers. Les données des rayons X montrent que la densité de la matière noire augmente en douceur jusqu'au centre de la galaxie, ce qui correspond aux prévisions du modèle de la «matière noire froide». Ce modèle tire son nom de l'hypothèse que les particules de matière noire se déplaçaient lentement lorsque les galaxies se sont formées pour la première fois et n'interagissent avec la matière normale que par gravité.
Les astronomes ont utilisé l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA pour réaliser la sonde la plus détaillée à ce jour de la distribution de la matière noire dans un amas massif de galaxies. Leurs résultats indiquent qu'environ 80 pour cent de la matière dans l'univers est constituée de matière noire froide - de mystérieuses particules subatomiques laissées par le premier univers dense.
Chandra a observé un amas de galaxies appelé Abell 2029 situé à environ un milliard d'années-lumière de la Terre. L'amas est composé de milliers de galaxies enveloppées dans un gigantesque nuage de gaz chauds et d'une quantité de matière noire équivalente à plus de cent billions de soleils. Au centre de cet amas se trouve une énorme galaxie de forme elliptique qui aurait été formée à partir des fusions de nombreuses galaxies plus petites. Les données des rayons X montrent que la densité de la matière noire augmente en douceur jusqu'à la galaxie centrale de l'amas. Cette découverte est en accord avec les prédictions des modèles de matière noire froide et est contraire aux autres modèles de matière noire qui prédisent un nivellement de la quantité de matière noire au centre de l'amas.
«J'ai été vraiment surpris de voir à quel point nous pouvions mesurer la matière noire si profondément au cœur d'un amas riche», a déclaré Aaron Lewis de l'Université de Californie à Irvine, auteur principal d'un article décrivant les résultats dans un récent numéro de The Journal astrophysique. "Nous avons encore très peu d'idée quant à la nature exacte de ces particules, mais nos résultats montrent qu'elles doivent se comporter comme de la matière noire froide."
La matière noire froide tire son nom de l'hypothèse que les particules de matière noire se déplaçaient lentement lorsque les galaxies et les amas de galaxies ont commencé à se former. Les particules de matière noire n'interagissent les unes avec les autres et avec la matière «normale» que par gravité.
Le succès des astronomes à imposer des contraintes aussi strictes sur la distribution de la matière noire était dû en partie à la capacité de Chandra de faire une carte d'intensité et de température à haute résolution, et en partie à leur choix d'une cible. L'amas et la galaxie centrale sont inhabituellement réguliers, avec peu ou pas de signe de perturbation.
Le gaz chaud dans un cluster est retenu dans le cluster principalement par la gravité de la matière noire, de sorte que la distribution du gaz chaud est déterminée par celle de la matière noire. En mesurant précisément la distribution des rayons X du gaz chaud, les astronomes ont pu faire la meilleure mesure à ce jour de la distribution de la matière noire dans la région intérieure d'un amas de galaxies.
"Bien qu'Abell 2029 puisse être ennuyeux pour la personne moyenne à regarder", a déclaré David Buote, un co-auteur de l'article, "c'est un pur plaisir pour les astrophysiciens d'étudier, car cela permet une comparaison très simple et précise de la théorie et observation."
À titre d'exemple, des observations antérieures de l'amas de la galaxie Hydra A par Larry David du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, Massachusetts et ses collègues ont trouvé un résultat similaire, mais la preuve d'une activité explosive dans la galaxie centrale a rendu difficile tirer des conclusions définitives sur la nature de la matière noire. Le profil de matière noire déduit pour Abell 2029 fournit la preuve que les résultats d'Hydra sont fiables et est une confirmation indépendante importante des prédictions de matière noire froide.
John Stocke de l'Université du Colorado, Boulder a également participé à cette recherche. Chandra a observé Abell 2029 avec le détecteur ACIS pendant 5,6 heures le 12 avril 2000. Le Marshall Space Flight Center de la NASA, à Huntsville, en Alberta, gère le programme Chandra pour l'Office of Space Science, siège de la NASA, Washington. Northrop Grumman de Redondo Beach, Californie, anciennement TRW, Inc., était le principal entrepreneur de développement de l'observatoire. Le Smithsonian Astrophysical Observatory contrôle les opérations scientifiques et aériennes du Chandra X-ray Center à Cambridge, Mass.
Source d'origine: Chandra News Release
