Hubble a-t-il détecté des amas de voyous de matière noire?

Les scientifiques utilisant le télescope spatial Hubble ont découvert des preuves de petits amas de matière noire déformant la lumière des quasars éloignés.

La matière ordinaire ne semble former qu'une petite partie de l'univers – beaucoup plus de matière semble être Des choses «sombres» qui influencent la matière ordinaire par gravité mais ne peuvent pas être détectées directement. La théorie la plus largement acceptée pour expliquer la matière noire suggère qu'il s'agit d'une particule à mouvement lent qui peut former des amas dans l'univers. Les nouvelles observations de Hubble fournissent des preuves des plus petites touffes à ce jour, ce qui, espérons-le, guidera davantage les scientifiques dans la recherche de la matière mystérieuse.

Pendant des décennies, les scientifiques ont été conscients de diverses divergences entre la façon dont ils observent le comportement des objets et la façon dont ils prédisaient le comportement de ces objets, divergences qui seraient corrigées avec une source de masse non observée. Cela a conduit à une théorie dominante mettant en vedette la matière noire «froide» ou à mouvement lent (par rapport à la matière noire rapide et «chaude») et à diverses recherches à l'aide de télescopes, de collisionneurs de particules et de détecteurs de particules sensibles pour trouver l'identité de cette masse. . La matière noire froide devrait s'agglutiner sur des échelles bien plus petites qu'une galaxie, mais les scientifiques n'avaient trouvé aucune preuve de cette agglomération – jusqu'à présent.

La recherche de mottes repose sur un concept appelé lentille gravitationnelle. La masse déforme la forme de l'espace-temps lui-même, de sorte que les scientifiques peuvent rechercher des sources de masse en fonction de la façon dont elles modifient l'apparence de la lumière de fond éloignée. Cette déformation peut faire apparaître des objets brillants comme des quasars plusieurs copies dans le ciel nocturne. Les scientifiques Leonidas Moustakas et Ben Metcalf au début des années 2000 ont développé une méthode dans laquelle ils se sont concentrés sur les objets où une galaxie intermédiaire avait créé un quadruple ou quatre images de la source de lumière de fond (généralement un objet brillant et éloigné appelé quasar). Mais des objets intermédiaires plus petits, tels que des amas de matière sombre, peuvent modifier la luminosité des images. La comparaison de chacune des quatre images permet aux chercheurs de déterminer s'il existe des halos ou des amas de matière noire plus petits sur le chemin.

Mais les observations passées avaient un problème: d'autres objets légers pouvaient également provoquer une déformation et créer un signal imitant la matière noire, appelé microlentille. La scientifique Anna Nierenberg, maintenant au Jet Propulsion Laboratory de CalTech, a réalisé que les quasars libèrent une sorte de rayonnement appelé "émission nucléaire à ligne étroite" qui n'est pas affectée par la microlentille et que Hubble serait capable de repérer cette émission. Elle et son équipe ont soumis une proposition pour étudier ces émissions, d'abord en 2014 alors qu'elle était encore étudiante diplômée. Après une longue attente, l'acquisition de données et l'analyse de huit de ces «quads», ils ont publié leurs résultats dans un article dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

"C’est une énorme validation pour moi en tant que scientifique en début de carrière", a déclaré Nierenberg à Gizmodo, qui a dit qu’au début, elle était simplement excitée de voir sa proposition sélectionnée et qu’elle serait en mesure de dicter où Hubble devait pointer.

Un deuxième article du même journal, dirigé par Daniel Gilman à l'UCLA, soutient que les données concordent mieux avec les modèles de matière noire froide qui incluent l'agglutination, plutôt que les modèles sans agglomération. Les plus petites touffes qui produiraient les effets observés représenteraient entre 1 million et 10 millions de fois la masse du Soleil, bien plus petites qu'une galaxie et peut-être trop petites pour même contenir des étoiles. Ce ne serait qu'un gros amas de matière noire.

C’est une observation passionnante. «La lentille de sous-structure a longtemps été le rêve de révéler la nature de la matière noire, mais elle a été bloquée pendant près de deux décennies en raison de problèmes techniques. Pendant longtemps, il n'y avait que sept lentilles appropriées pour les études de lentille de sous-structure», Annika Peter, professeure agrégée en physique à l'Ohio State University qui n'était pas impliqué dans cette étude, a déclaré Gizmodo dans un e-mail. "Le document (de Gilman) montre à quel point les contraintes sur la nature de la matière noire peuvent être importantes avec cette taille d'échantillon accrue." Fondamentalement, le modèle de matière noire froide le plus simple fonctionne toujours et sera encore mieux testé avec plus de ces quads.

Ceci est juste une preuve supplémentaire de froid dark matière, et les scientifiques sont chasse toujours de quoi cette matière sombre et froide pourrait être faite. Nierenberg a dit que nous pas au point où les scientifiques peuvent dire avec certitude que la matière noire est une particule qui sera trouvée dans une expérience sur Terre. Mais ce document sert de vérifier que la matière noire froide est le bon type de matière noire pour les scientifiques chasse. Bien sûr, la possibilité que la matière noire soit quelque chose de complètement sauvage auquel les scientifiques n’ont pas encore pensé n’est pas exclue. Nous devrons être patients; après tout, les chasses aux particules sont généralement prendre des décennies.

Les chercheurs continueront de chercher pour ces lentilles, qui fourniront des contraintes supplémentaires sur les propriétés de la matière noire. Il y a plus de données Hubble à parcourir, a déclaré Nierenberg, et la prochaine Observatoire Vera Rubin j'espère pouvoir en trouver plus. La recherche de matière noire continue.