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Des astronomes pénètrent plus profondément dans les mystères des halos de matière noire

Une étude récente menée par des chercheurs de l’Université de Pennsylvanie pourrait faire la lumière sur la répartition de l’une des substances les plus mystérieuses de l’univers : la matière noire.

Dans les années 1970, les scientifiques ont remarqué quelque chose d’étrange dans les mouvements des galaxies. Les observations des courbes de révolution des étoiles autour du centre de leur galaxie montrent qu’elles tournent trop vite si l’on se base sur la loi de la gravitation de Newton ou sur la masse déduite de la luminosité des galaxies. Le plus probable est qu’il y ait de la matière cachée non lumineuse, de la matière noire, qui entoure, façonne encore les étoiles au sein de chaque galaxie. Galaxies qui seraient elles-mêmes entourées d’un halo de matière noire. Des travaux récents menés par les chercheurs Bhuvnesh Jain et Eric Baxter, professeurs de physique à l’école des Arts et des Sciences de Pennsylvanie, pourraient nous donner de nouvelles informations sur la structure de ces mystérieux halos.

Considérez un halo de matière noire comme un composant hypothétique d’une galaxie qui enveloppe le disque galactique et qui s’étend bien au-delà des limites visibles de la galaxie. La masse du halo est la portion dominante de la masse totale de la galaxie. Étant donné qu’ils sont constitués de matière noire, les halos ne peuvent être observés directement, mais leur existence est déduite de leurs effets sur le mouvement des étoiles et du gaz dans les galaxies. Dans cette étude, les chercheurs ont étudié les caractéristiques de la structure des halos dans différents amas de galaxies. Le but était de savoir si ces halos de matière noire avaient des limites clairement définies.

Les chercheurs ont généralement imaginé une transition assez lisse de la matière entre chaque galaxie, mais pour Bhuvnesh Jain et Eric Baxter, des simulations informatiques devraient montrer qu’il existe une transition nette, bien distincte que nous devrions être en mesure de voir à travers une analyse minutieuse des données. Ainsi, après avoir analysé les données recueillies par le Sloan Digital Sky Survey, au Nouveau-Mexique, sur des milliers d’amas de galaxies, les chercheurs ont remarqué qu’il y avait effectivement une concentration de la matière sur les bords des halos, tandis qu’une forte baisse de la distribution de densité des galaxies fut observée au-delà de ses frontières.

« Vous avez ce grand halo de matière noire », explique l’un des chercheurs, « cet halo a accrété de la matière tout au long de son histoire. Lorsque cette matière est attirée vers le halo, elle commence à prendre de la vitesse. Elle devient de plus en plus rapide et lorsqu’elle tombe finalement dans le halo, elle se met alors à “éclabousser” dans tous les sens avant de ralentir. Parce que cet effet se produit dans de toutes les directions, il conduit à une accumulation de matière sur les bords du halo et l’on observe donc une baisse brutale de la densité de matière juste derrière cette limite ».

Ainsi, les bords de ces halos de matières noires seraient bien délimités et non lissés comme on le suggérait jusqu’alors. Les astronomes espèrent maintenant que leurs recherches contribueront à une meilleure compréhension de cette substance mystérieuse censée représenter environ 80 % de la matière dans l’univers.

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