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La découverte étrange de 2 galaxies “identiques” dans l’espace lointain est enfin expliquée : ScienceAlert

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Les galaxies sont un peu comme des empreintes digitales ou des flocons de neige. Il y en a beaucoup et ils peuvent avoir beaucoup de caractéristiques en commun, mais il n’y en a pas deux identiques.

Ainsi, en 2013, lorsque deux galaxies ont été repérées côte à côte dans les confins lointains de l’Univers, et qui semblaient étonnamment similaires, les astronomes ont été déconcertés.

Maintenant, ils ont enfin résolu le mystère de ces étranges “objets identiques” – et la réponse pourrait avoir des implications pour la compréhension matière noire.

L’objet, maintenant nommé Hamilton’s Object, a été découvert par accident par l’astronome Timothy Hamilton de l’Université d’État de Shawnee, dans les données obtenues par le télescope spatial Hubble il y a près de dix ans.

Les deux galaxies semblaient avoir la même forme et avaient les mêmes stries sombres presque parallèles à travers le renflement galactique – la région centrale de la galaxie où vivent la plupart des étoiles.

“Nous étions vraiment perplexes” Hamilton a dit. “Ma première pensée a été qu’il s’agissait peut-être de galaxies en interaction avec des bras tendus en marée. Cela ne correspondait pas vraiment bien, mais je ne savais pas quoi penser d’autre.”

Ce n’est qu’en 2015 qu’une réponse plus plausible émergera. L’astronome Richard Griffiths de l’Université d’Hawaï, en voyant Hamilton présenter son objet lors d’une réunion, a suggéré que le coupable pourrait être un phénomène rare : la lentille gravitationnelle.

C’est un phénomène qui résulte purement d’un alignement aléatoire d’objets massifs dans l’espace. Si un objet massif se trouve directement entre nous et un objet plus éloigné, un effet de grossissement se produit en raison de la courbure gravitationnelle de l’espace-temps autour de l’objet le plus proche.

Toute lumière qui voyage ensuite à travers cet espace-temps suit cette courbure et pénètre dans nos télescopes, maculée et déformée à des degrés divers – mais aussi souvent agrandie et dupliquée.

Illustration de la lentille gravitationnelle. (NASA, ESA & L. Calçada)

Cela avait beaucoup plus de sens que deux galaxies identiques, surtout lorsque Griffiths a trouvé une autre duplication de la galaxie (comme on peut le voir sur l’image ci-dessous).

Un énorme problème, cependant, subsistait : qu’est-ce qui provoquait la courbure gravitationnelle ? Alors Griffiths et son équipe se sont mis à rechercher dans les données d’étude du ciel un objet suffisamment massif pour produire l’effet de lentille.

Et ils l’ont trouvé. Entre nous et l’objet d’Hamilton se cache un amas de galaxies qui n’avait été que mal documenté. Habituellement, ces découvertes vont dans l’autre sens – d’abord l’amas est identifié, puis les astronomes partent à la recherche de galaxies à lentilles derrière eux.

Le travail de l’équipe a révélé que l’objet d’Hamilton se trouve à environ 11 milliards d’années-lumière, et le travail d’une autre équipe a révélé que l’amas se trouve à environ 7 milliards d’années-lumière.

La galaxie elle-même est une galaxie spirale barrée avec son bord face à nous, subissant une formation d’étoiles agglomérée et inégale, ont déterminé les chercheurs. Des simulations informatiques ont ensuite permis de déterminer que les trois images dupliquées ne pouvaient être créées que si la distribution de la matière noire était régulière à petite échelle.

hamiltons en médaillon(Joseph DePasquale/STScI)

“C’est formidable que nous n’ayons besoin que de deux images miroir pour obtenir l’échelle de la façon dont la matière noire peut être agglomérée ou non à ces positions”, a déclaré l’astronome Jenny Wagner de l’Université de Heidelberg en Allemagne.

“Ici, nous n’utilisons aucun modèle de lentille. Nous prenons juste les observables des multiples images et le fait qu’elles peuvent être transformées les unes dans les autres. Elles peuvent être repliées les unes dans les autres par notre méthode. Cela nous donne déjà une idée de à quel point la matière noire doit être lisse à ces deux positions.”

Les deux images identiques côte à côte ont été créées parce qu’elles chevauchent une “ondulation” dans l’espace-temps – une zone de plus grand grossissement créée par la gravité d’un filament de matière noire. De tels filaments sont censés connecter l’Univers dans une vaste toile cosmique invisible, reliant les galaxies et les amas de galaxies et les alimentant en hydrogène gazeux.

Mais nous ne savons pas réellement ce qu’est la matière noire, donc toute nouvelle découverte qui nous permet de cartographier où elle se trouve, comment elle est distribuée et comment elle affecte l’espace qui l’entoure est une autre goutte de preuve qui nous aidera finalement à résoudre le mystère.

“Nous savons que c’est une forme de matière, mais nous n’avons aucune idée de ce qu’est la particule constitutive”, Griffiths expliqué.

“Nous ne savons donc pas du tout comment il se comporte. Nous savons juste qu’il a une masse et qu’il est soumis à la gravité. L’importance des limites de taille sur l’agglutination ou la douceur est qu’elle nous donne des indices sur ce que la particule Plus les amas de matière noire sont petits, plus les particules doivent être massives.”

La recherche a été publiée dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

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