Des observations dans l’infrarouge lointain de la « toile cosmique » éclairent davantage les chercheurs sur le rôle fondamentale joué par la matière noire dans la formation des premières galaxies.
Dans cette étude publiée dans la revue Nature, l’équipe d’astrophysiciens démontre l’implication fondamentale de la matière noire, son rôle pré-dominant dans la formation des premières galaxies. Nul ne connait encore la nature de cette matière « exotique » : invisible, insaisissable et très abondante. Les calculs montrent qu’elle représente plus de 24 % de la masse de l’Univers … ! Connaître sa composition, la décrire, c’est bien entendu un enjeu majeur de la physique du XXI éme siècle.
Pour les astronomes, les galaxies primitives se sont formées à l’intérieur de gigantesques poches de matière noire. Sa quantité détermine le taux de formation des étoiles et, par conséquent, l’évolution des galaxies …
L’équipe scientifique d’Alexandre Amblard (University of California) a patiemment étudié et mesuré les variations (si infimes soient-elles) de la lumière infrarouge émise par ces innombrables amas galactiques. En réalisant cette cartographie, les astronomes ont pu identifier de jeunes galaxies où les étoiles se forment à un rythme 3 à 5 fois plus élevé que suggérer auparavant par les observations dans la lumière visible (par exemple avec le télescope spatial Hubble pour sonder ces régions lointaines).
Les recherches nourries de simulations informatiques indiquent que la masse des « halos » de matière noire où s’observe un taux important de formations stellaires est équivalente à 300 milliards de fois celle du Soleil. C’est plutôt une surprise car plusieurs modèles suggéraient que la masse devait être beaucoup plus élevée encore (jusqu’à 5 000 milliards de masses solaires pour certains modèles !).
Ainsi surgirent les premières étoiles de ces vastes cavernes complètement invisibles. La matière, errante, fut irrésistiblement attirée par ces monstres gravitationnels. Concentration suivie d’éclosions massives d’étoiles très massives ! Galaxies tricotées point par point … !
Il faudrait donc moins de matière noire que ne l’imaginaient les astrophysiciens.
C’est en sondant le lointain « Fond Cosmique Infrarouge » (à 10 ou 11 milliards d’années-lumière) où se massent des galaxies apparues quelques 2 ou 3 milliards d’années après le « Big Bang » que les scientifiques qui ont utilisé la caméra Spectral and Photometric Imaging Receiver (SPIRE) installée sur le satellite Herschel, ont pu évaluer cette masse critique, suffisante pour impulser la formation des étoiles à ce rythme.
Très sensible à l’infrarouge lointain, Herschel est l’un des fleurons de la « flotte » européenne d’observatoires spatiaux, capable de sonder les confins du système solaire, débusquer de faibles et compacts objets de roches et de glaces en mouvement, de dépeindre d’immenses et froides nébuleuses (impatientes d’être « bousculer » et de procréer), de tâtonner le dense brouillard galactique (tissé de gaz, de poussières froides, enveloppé de matière sombre), un réseau de progénitures, tel d’incommensurables toiles d’araignées (cosmic web) reliées entre elles dans un Univers encore jeune !
Une contribution importante qui fait progresser les recherches sur la naissances des galaxies, provoquée par les immenses paquets de matière noire, répandus dans tout l’Univers.
Télécharger l’image composite du « Fond Cosmique Infrarouge » (1 Mb).
Source : ESA.
Crédit photo : ESA/SPIRE consortium/HerMES consortium.