Carte de densité de matière noire projetée, créé à l'aide d'une simulation mesurant 2,4 milliards d'années-lumière de chaque côté. . Le carré intermédiaire (en haut à droite) fait un peu moins d'un million d'années-lumière de diamètre. Le plus petit carré (en bas à gauche) est le zoom le plus profond :il ne fait que 783 années-lumière de diamètre, équivalent à 500 fois la taille du système solaire. Dans le carré intermédiaire (en haut à droite), les plus grands halos de matière noire ont une masse similaire à celle d'un riche amas de galaxies (un million de milliards de fois la masse du Soleil). Dans le plus petit carré (en bas à droite) les plus petits halos bien visibles ont une masse comparable à celle de la Terre (0,000003 la masse du Soleil). Crédit :Dr Sownak Bose, Centre d'Astrophysique, Université de Harvard
Les cosmologistes ont zoomé sur les plus petits amas de matière noire dans un univers virtuel, ce qui pourrait nous aider à trouver la vraie chose dans l'espace.
Une équipe internationale de chercheurs, y compris l'Université de Durham, ROYAUME-UNI, utilisé des superordinateurs en Europe et en Chine pour se concentrer sur une région typique d'un univers généré par ordinateur.
Le zoom qu'ils ont pu réaliser équivaut à pouvoir voir une puce à la surface de la Lune.
Cela leur a permis de faire des images et des analyses détaillées de centaines d'amas virtuels de matière noire (ou halos) du plus gros au plus petit.
Les particules de matière noire peuvent entrer en collision avec des anti-particules de matière noire près du centre des halos où, selon certaines théories, ils sont convertis en un sursaut de rayonnement gamma énergétique.
leurs découvertes, publié dans la prestigieuse revue La nature , pourrait signifier que ces très petits halos pourraient être identifiés dans les observations futures par le rayonnement qu'ils sont censés émettre.
Co-auteur Professeur Carlos Frenk, Professeur Ogden de physique fondamentale à l'Institute for Computational Cosmology, à l'Université de Durham, ROYAUME-UNI, a déclaré:"En zoomant sur ces halos de matière noire relativement minuscules, nous pouvons calculer la quantité de rayonnement qui devrait provenir de halos de différentes tailles.
"La plupart de ces rayonnements seraient émis par des halos de matière noire trop petits pour contenir des étoiles et les futurs observatoires de rayons gamma pourraient être en mesure de détecter ces émissions, rendre ces petits objets individuellement ou collectivement « visibles ».
"Cela confirmerait la nature hypothétique de la matière noire, ce qui n'est peut-être pas tout à fait sombre après tout."
La majeure partie de la matière de l'univers est sombre (hormis le rayonnement gamma qu'elles émettent dans des circonstances exceptionnelles) et de nature complètement différente de la matière qui compose les étoiles, planètes et humains.
L'univers est composé d'environ 27% de matière noire, le reste étant constitué en grande partie de l'énergie noire tout aussi mystérieuse. Matière normale, comme les planètes et les étoiles, représente un relativement petit cinq pour cent de l'univers.
Carte de densité de matière noire projetée, créé à l'aide d'une simulation mesurant 2,4 milliards d'années-lumière de chaque côté. Le carré incrusté (en bas à gauche) est le zoom le plus profond de la simulation :il ne fait que 783 années-lumière de diamètre, équivalent à 500 fois la taille du système solaire. Dans l'équerre, les plus petits halos de matière noire bien visibles ont une masse comparable à celle de la Terre (0,000003 la masse du Soleil). Crédit :Dr Sownak Bose, Centre d'Astrophysique, Université de Harvard.
Les galaxies se sont formées et se sont développées lorsque le gaz s'est refroidi et s'est condensé au centre d'énormes amas de cette matière noire, ce qu'on appelle les halos de matière noire.
Les astronomes peuvent déduire la structure des grands halos de matière noire à partir des propriétés des galaxies et du gaz qu'ils contiennent.
Les plus grands halos contiennent d'énormes collections de centaines de galaxies brillantes, appelés amas de galaxies, pesant un 1, 000 milliards de fois plus que notre Soleil.
Cependant, les scientifiques n'ont aucune information directe sur les halos de matière noire plus petits qui sont trop petits pour contenir une galaxie. Celles-ci ne peuvent être étudiées qu'en simulant l'évolution de l'Univers dans un grand supercalculateur.
On pense que les plus petits ont la même masse que la Terre selon les théories scientifiques populaires actuelles sur la matière noire qui sous-tendent les nouvelles recherches.
Les simulations ont été réalisées à l'aide du supercalculateur Cosmology Machine, partie de l'installation de calcul haute performance DiRAC à Durham, financé par le Science and Technology Facilities Council (STFC), et des ordinateurs à l'Académie chinoise des sciences.
En zoomant sur l'univers virtuel dans des détails aussi microscopiques, les chercheurs ont pu étudier la structure des halos de matière noire dont la masse va de celle de la Terre à un grand amas de galaxies.
Une impression d'artiste de halos de matière noire avec diverses masses dans l'Univers. Crédits :YU Jingchuan, Planétarium de Pékin
Étonnamment, ils ont constaté que les halos de toutes tailles ont une structure interne très similaire et sont extrêmement denses au centre, s'étalant de plus en plus, avec des touffes plus petites en orbite dans leurs régions externes.
Les chercheurs ont déclaré que sans échelle de mesure, il était presque impossible de distinguer une image d'un halo de matière noire d'une galaxie massive d'une image d'un halo d'une masse inférieure à celle du Soleil.
Co-auteur, le professeur Simon White, de l'Institut Max Planck d'Astrophysique, Allemagne, a déclaré :« Nous nous attendons à ce que les petits halos de matière noire soient extrêmement nombreux, contenant une fraction substantielle de toute la matière noire de l'univers, mais ils resteraient pour la plupart sombres tout au long de l'histoire cosmique, car les étoiles et les galaxies ne se développent que dans des halos plus d'un million de fois plus massifs que le Soleil.
"Nos recherches mettent en lumière ces petits halos alors que nous cherchons à en savoir plus sur ce qu'est la matière noire et le rôle qu'elle joue dans l'évolution de l'univers."
