Le courant de coma géant est un pont vers les secrets de la matière noire

Il Amas de galaxies Coma C’est traditionnellement le théâtre de découvertes astrophysiques d’une grande importance historique. Le coma est par exemple le lieu où la matière noire a été identifiée pour la première fois. Pour ces raisons, et bien d’autres, elle a été étudiée de manière exhaustive par tous les télescopes les plus importants et les plus puissants disponibles dans la communauté astrophysique depuis des décennies.

Que pourrait-on découvrir d’autre à Coma qui n’ait pas déjà été découvert par ces grands télescopes ?

Un petit télescope pour trouver ce que personne n’avait vu

Initialement, l’objectif de nos recherches était de réaliser une étude des faibles halos stellaires qui entourent les galaxies de l’amas de Coma.

Pour cela, nous utilisons le télescope Jeanne Rich en Californie. Ce télescope, propriété du professeur Michael Riche –directeur de thèse du célèbre Neil deGrasse Tysonmais c’est une autre histoire – c’est un télescope relativement petit, 70 cm, qui pourrait être considéré dans la catégorie amateur.

L’utilisation de télescopes amateur effectuer des recherches sur des objets faibles dans le ciel est courant. La raison en est que ces télescopes ont des optiques très épurées et de grands champs de vision, idéaux pour explorer des objets faiblement visibles dans le ciel. En effet, les collaborations entre infrastructures amateurs et les scientifiques professionnels ont été fréquents et fructueux.

Notre approche a consisté à réaliser des observations très approfondies (environ 100 heures de temps d’exposition total) et à utiliser les techniques de traitement des données les plus avancées.

Le résultat a été l’obtention de l’image la plus détaillée des objets les plus faibles de l’amas de Coma. Sur cette image, il est possible d’identifier un grand nombre de halos stellaires avec un haut niveau de détail et d’informations scientifiques, ce qui était notre objectif. Cependant, quelque chose d’inattendu est également apparu sur notre image, quelque chose qu’aucun autre télescope ou astronome n’avait identifié auparavant : un gigantesque et mince flux stellaire d’une luminosité extrêmement faible.

Afin de confirmer que cette structure était réelle (en excluant qu’il puisse s’agir d’un défaut dans les images) et de caractériser ses propriétés extrêmes, nous avons utilisé le télescope William Herschel de 4,2 m, à La Palma. Inutile de dire que nous avons réussi notre démarche, confirmant la découverte. Nous avons baptisé la créature du nom (peut-être peu original) du courant géant de Coma –Flux de coma géanten anglais-. La recherche a été publiée dans Astronomie et astrophysique.

Cannibalisme galactique

Les courants stellaires Il s’agit d’un phénomène relativement courant. Ce sont les conséquences typiques de l’interaction d’un galaxie naine (ou un amas globulaire) lorsqu’il tombe sous l’interaction gravitationnelle d’une galaxie beaucoup plus grande en taille et en masse qu’elle.

Les intenses forces de marée étirent le malheureux objet qui tombe sous son influence gravitationnelle, avant d’être avalé par des processus appelés cannibalisme galactique (oui, c’est comme ça que les galaxies grandissent, tout comme les carnivores).

Le caractère exceptionnel du courant de Coma

Le flux géant de Coma se démarque sur plusieurs aspects. Premièrement, il s’agit du plus grand flux stellaire jamais détecté. C’est également la plus faible détection à ce jour à l’aide de techniques de photométrie qui n’impliquent pas l’observation directe de ses étoiles individuelles.

Au-delà de ces enregistrements peu pertinents d’un point de vue scientifique, le courant géant de Coma se distingue par être un type de courant dit « froid ». Ces courants ont une morphologie particulière, ils sont extrêmement fins et fragiles, ils sont également extrêmement faibles et difficiles à détecter.

La ruisseau géant de Coma Il s’agit du premier flux stellaire de ce type situé dans un amas de galaxies. Est-ce pertinent ? Je le crois. En fait, l’étude de ce type de courants pourrait révéler les propriétés de la matière noire.

Le lieu pour confirmer notre modèle cosmologique ?

Ces dernières années, nous avons travaillé sur l’hypothèse selon laquelle ce type de courants stellaires froids pourrait être extrêmement intéressant pour révéler la nature de la matière noire. Et la raison est assez curieuse. Ces structures sont très fragiles, et toute perturbation par un agent extérieur devrait produire des déformations observables de leur fine morphologie.

Notre modèle cosmologique le plus réussi prédit que matière noire Il doit être regroupé en boules ou en halos, au lieu d’être une substance qui imprègne l’espace de manière homogène. Si tel est le cas, il devrait y avoir un grand nombre de petits halos de matière noirequi en passant par ces courants stellaires froids produirait des trous cela ne pourrait être expliqué par aucune source de lumière détectable – il ne faut pas oublier que la matière noire est définie comme cette substance qui provoque des perturbations gravitationnelles, mais qui est totalement invisible pour nos télescopes. Ce type de recherche est déjà mené dans les flux stellaires froids trouvés dans notre propre galaxie.

Le courant géant de Coma pourrait être un lieu privilégié pour réaliser ce type d’études. Sa taille gigantesque maximiserait la zone dans laquelle trouver ces des trous créé par des halos de matière noire. Sa situation est également privilégiée, puisque le amas de galaxies Ils ont une densité de halos beaucoup plus élevée que ce qui pourrait l’être, par exemple, dans l’environnement de notre propre galaxie où sont menées ce type d’études.

Cela fait potentiellement du courant géant de Coma un lieu privilégié pour confirmer que la matière noire est constituée de halos ou, au contraire, déterminer que la matière noire est une substance homogène (ce qui serait quelque chose d’inattendu, mais encore plus excitant).

Même James Webb ne nous aide pas à continuer

Malheureusement, pour pouvoir réaliser ces études sur le flux géant Coma, il est nécessaire de pouvoir observer ses étoiles individuelles. C’est actuellement impossible, car nous ne disposons pas de télescopes avec une résolution aussi élevée – même avec le télescope James Webb, cela n’est pas réalisable. Cependant, avec la future génération de télescopes, tels que l’Extremely Large Telescope (ELT) de 39 mètres et d’autres, cela sera possible. Nous devrons attendre jusque-là.

Pour le moment, notre tâche sera d’essayer de détecter davantage de flux stellaires de ce type, puisque nous savons désormais qu’ils existent et qu’ils attendent d’être découverts dans les recoins les plus sombres de l’espace.