MacroCosmos janvier-février 2021

27 JANVIER-FÉVRIER 2021 ASTRO PUBLISHING ! C ette vidéo simule le phénomène des lentilles gravitationnelles. [ESA/Hubble and M. Kornmesser] noire à des échelles plus petites. » La distribution de la matière noire en amas est cartographiée en mesurant la flexion de la lumière, l’effet de lentille gravitationnelle, qu’elle pro- duit. La gravité de la matière noire concentrée dans les amas amplifie et déforme la lumière provenant d’ob- jets éloignés en arrière-plan. Cet effet produit des distorsions dans les formes des galaxies d’ar- rière-plan qui apparaissent dans les images des amas. La lentille gravita- tionnelle peut souvent également produire plusieurs images de la même galaxie lointaine. Plus la concentration de matière noire dans un amas est élevée, plus son effet de flexion de la lumière est important. La présence de concen- trations de matière noire à plus pe- tite échelle associées à des galaxies individuelles augmente le niveau de distorsion. En un sens, l’amas galac- tique agit comme une lentille à grande échelle dans laquelle de nombreuses lentilles plus petites sont incorporées. Les images nettes de Hubble ont été prises par la Wide Field Camera 3 et l’Advanced Ca- mera for Surveys du télescope. En- semble avec les spectres du Very Large Telescope, l’équipe a produit une carte précise en haute résolu- tion de la matière noire. En mesurant les distorsions des len- tilles, les astronomes pourraient tra- cer la quantité et la distribution de la matière noire. Les trois principaux amas de galaxies examinés, MACS J1206.2-0847, MACS J0416.1-2403 et Abell S1063, font partie de deux enquêtes de Hubble : The Frontier Fields et Cluster Lensing And Super- nova survey with Hubble (CLASH). À la surprise de l’équipe, en plus des arcs massifs et des structures allon- gées de galaxies éloignées produites par les lentilles gravitationnelles de chaque amas, les images de Hubble ont également révélé un nombre inattendu d’arcs à petite échelle et d’images déformées imbriquées près du noyau de chaque amas, où résident les galaxies les plus mas- sives. Les chercheurs pensent que les lentilles imbriquées sont produites par la gravité de concentrations denses de matière dans les galaxies individuelles de l’amas. Des observa- tions spectroscopiques de suivi ont mesuré la vitesse des étoiles en or- bite dans de nombreuses galaxies de l’amas pour fixer leurs masses. « Les données de Hubble et du VLT ont fourni une excellente syner- gie » , a déclaré Piero Rosati, mem- bre de l’équipe de l’Université de Ferrare, en Italie, qui a dirigé la campagne spectroscopique. « Nous avons pu associer les galaxies à chaque amas et estimer leurs dis- tances. » « La vitesse des étoiles nous a donné une estimation de la masse de chaque galaxie, y compris la quanti- té de matière noire » , a ajouté Pie- tro Bergamini, membre de l’équipe de l’INAF-Observatoire d’astrophy- sique et des sciences spatiales de Bo- logne. En combinant l’imagerie Hubble et la spectroscopie VLT, les astronomes ont pu identifier des dizaines de ga- laxies de fond avec plusieurs images et lentilles. Cela leur a permis d’as- sembler une carte haute résolution bien calibrée de la distribution de masse de la matière noire dans chaque amas. L’équipe a comparé les cartes de matière noire aux échantillons d’amas de galaxies simulés avec des masses similaires, situés à peu près aux mêmes distances. Les amas du modèle informatique n’ont pas montré le même niveau de concen- tration de matière noire sur les plus petites échelles, associées aux ga- laxies individuelles. « Les résultats de ces analyses dé- montrent en outre comment les ob- servations et les simulations numé- riques vont de pair » , a déclaré Elena Rasia, membre de l’équipe de l’Observatoire astronomique INAF- Trieste, en Italie. « Avec des simula- tions cosmologiques avancées, nous pouvons égaler la qualité des obser- vations analysées dans notre travail, permettant des comparaisons dé- taillées comme jamais auparavant » , a ajouté Stefano Borgani, de l’Uni- versité de Trieste. Les astronomes, y compris ceux de cette équipe, ont hâte de continuer à sonder la ma- tière noire et ses mystères pour en- fin identifier sa nature.