Les halos de matière noire sont des corps théoriques à l'intérieur desquels des galaxies sont suspendues; la masse du halo domine la masse totale. Ces halos ne peuvent pas être observés directement, mais les astronomes déduisent leur présence par le phénomène de lentille gravitationnelle—la distorsion des objets d'arrière-plan par de fortes sources gravitationnelles qui agissent comme des lentilles. Les astronomes peuvent même étudier des galaxies lointaines agrandies par la lentille gravitationnelle d'objets gravitationnels plus proches.

Les chercheurs savent depuis des décennies que le regroupement des galaxies ne reflète pas le regroupement de la majeure partie de la matière de l'univers. Le concept selon lequel la distribution des galaxies est corrélée à la densité de matière en un site donné de l'univers remonte à 1984. Dans un amas de galaxies, la répartition de la matière est fortement regroupée, et des halos se forment au sommet de cette distribution. C'est ce qu'on appelle le biais de halo.

Le biais de halo peut également être défini comme la relation entre la distribution spatiale des galaxies et le champ de densité de matière noire sous-jacent. Le clustering est amélioré par rapport à la distribution générale de la masse dans le cluster. Mais il existe d'autres propriétés théorisées en plus de la masse qui peuvent affecter le regroupement ; les physiciens les appellent biais secondaire, mais les efforts pour les identifier n'ont pas été concluants.

Récemment, un groupe de chercheurs italiens a publié un rapport dans Astronomie de la nature sur une étude de PSZ2 GO99.86+58.45, un amas de galaxies extrêmement dense avec un très grand signal de lentille gravitationnelle. Ils rapportent que le système est extrêmement rare dans le cadre de la formation des structures galactiques, et ses caractéristiques impliquent fortement l'efficacité de mécanismes d'amélioration autres que la masse sur les halos de matière noire.

Les chercheurs ont analysé les données de deux catalogues de cisaillement accessibles au public :le CFHTLenS et le RCSLens. Ils ont découvert que la périphérie de l'amas a un très grand signal de lentille gravitationnelle traçable jusqu'à 30 mégaparsecs. Son rapport signal sur bruit élevé implique une densité de matière de l'environnement qui dépasse de loin la densité moyenne cosmologique. Ils rapportent que l'extrême densité de cet amas ne peut pas être attribuée uniquement à la masse.

En outre, les chercheurs rapportent que leurs résultats concordent bien avec le modèle de matière noire froide Lambda (ΛCDM), qui soutient que l'univers contient une constante cosmologique notée Λ associée à l'énergie noire et à la matière noire froide. La matière noire froide est une forme hypothétique de matière noire dans laquelle les particules de matière noire se déplacent plus lentement que la lumière. Le modèle ΛCDM propose que la structure dans l'univers se forme hiérarchiquement de bas en haut, alors que les structures plus petites s'effondrent sous l'influence de leur propre gravité, et se fondent continuellement dans des structures plus grandes. C'est actuellement le modèle privilégié pour la formation des structures dans l'univers.

Les chercheurs concluent en notant l'utilité de l'analyse par lentille dans l'étude des amas de galaxies. Ils écrivent, « Les relevés des galaxies de nouvelle génération effectueront régulièrement l'analyse par lentille de halos uniques jusqu'à de très grands rayons, comme nous l'avons présenté ici."

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