À propos de cette image
Cette image profonde de Hubble de l'amas massif de galaxies Abell 1689, situé à 2,2 milliards d'années-lumière dans la constellation de la Vierge, révèle l'architecture invisible de la matière noire qui imprègne l'amas. En analysant méticuleusement les positions et les distorsions des galaxies à lentille gravitationnelle, les astronomes ont construit l'une des cartes de matière noire les plus détaillées jamais produites pour une structure cosmique. La carte révèle que la matière noire n'est pas distribuée uniformément dans tout l'amas, mais forme plutôt un halo lisse et concentré qui s'étend bien au-delà des galaxies visibles, représentant environ 80 % de la masse totale de l'amas. Cette distribution correspond étroitement aux prédictions des simulations informatiques de la formation de structures cosmiques, fournissant une puissante confirmation du modèle de matière noire froide. La matière visible restante est constituée de centaines de galaxies et de vastes réservoirs de gaz intergalactique surchauffé émettant des rayons X.
Importance scientifique
La cartographie de la matière noire d'Abell 1689 représente l'une des réalisations les plus importantes de la cosmologie d'observation, offrant une fenêtre directe sur la distribution et le comportement de la substance invisible qui constitue environ 27 pour cent du contenu énergétique total de l'univers. En exploitant la force exceptionnelle de lentille gravitationnelle de l’amas, les astronomes ont produit une carte de masse avec une résolution spatiale dépassant de loin ce qui est réalisable avec les seules méthodes à rayons X ou dynamiques. Le profil de matière noire qui en résulte a révélé une distribution de masse très concentrée, avec une densité augmentant fortement vers le centre de l'amas. Ce paramètre de concentration était initialement plus élevé que prévu par les simulations standard de matière noire froide, ce qui a donné lieu à des recherches théoriques intensives et a finalement conduit à des modèles améliorés de formation de structures qui tiennent compte de la physique baryonique complexe se produisant au sein d'amas massifs. La carte de matière noire d'Abell 1689 a également fourni certaines des premières contraintes d'observation sur la section transversale de l'auto-interaction de la matière noire, contribuant ainsi à exclure certains modèles alternatifs de matière noire.
Détails d'observation
La cartographie de la matière noire d'Abell 1689 a nécessité une imagerie multibande profonde avec la caméra avancée pour les enquêtes (ACS) de Hubble pour mesurer le faible signal de lentille gravitationnelle - de minuscules distorsions cohérentes dans les formes de milliers de galaxies d'arrière-plan causées par le halo de matière noire de l'amas. Ces mesures de forme, connues sous le nom de cisaillement de lentille faible, ont été combinées aux fortes contraintes de lentille des arcs brillants et de multiples images proches du noyau de l'amas pour produire une reconstruction de masse unifiée couvrant des échelles allant de dizaines de milliers à des millions d'années-lumière. L'analyse a nécessité un contrôle minutieux des effets systématiques, notamment la correction de la propre fonction d'étalement des points de Hubble et l'exclusion minutieuse des galaxies membres de l'amas de l'échantillon de fond.
Position dans l'univers
Constellation
Vierge
Distance depuis la Terre
2,2 milliards d'années-lumière
Faits intéressants
- 1
Le halo de matière noire d'Abell 1689 contient environ 1 000 billions de masses solaires de matière invisible – l'équivalent de la masse d'un million de galaxies de la Voie lactée – toutes concentrées dans une région d'environ 6 millions d'années-lumière de diamètre.
- 2
Cartographier la matière noire dans Abell 1689 nécessitait de mesurer les subtiles distorsions de forme de plus de 10 000 galaxies d'arrière-plan, un exploit uniquement possible grâce à la résolution angulaire inégalée de Hubble au-dessus de l'atmosphère terrestre.
- 3
La distribution de la matière noire dans Abell 1689 est si concentrée qu'elle a posé un défi important aux premières simulations cosmologiques, qui prédisaient initialement des profils de densité plus plats - un écart qui a stimulé des améliorations dans notre compréhension du comportement de la matière noire.
Crédit image : NASA, ESA, télescope spatial Hubble
