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De nouvelles découvertes révèlent la carte de masse la plus détaillée de la matière noire

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Depuis des millénaires, les humains sont fascinés par les mystères du cosmos. Des civilisations anciennes telles que les Babyloniens, les Grecs et les Égyptiens aux astronomes modernes, l’attrait du ciel étoilé a inspiré d’innombrables quêtes pour percer les secrets de l’univers.

Les recherches menées par la collaboration Atacama Cosmology Telescope ont abouti à une nouvelle carte révolutionnaire de la matière noire répartie sur un quart du ciel entier, atteignant profondément le cosmos. Les découvertes apportent un soutien supplémentaire à la théorie de la relativité générale d’Einstein, qui est à la base du modèle standard de la cosmologie depuis plus d’un siècle, et offrent de nouvelles méthodes pour démystifier la matière noire. Crédit image : Lucy Reading-Ikkanda/Fondation Simons

Bien que les modèles expliquant le cosmos existent depuis des siècles, le domaine de la cosmologie, dans lequel les scientifiques emploient des méthodes quantitatives pour mieux comprendre l’évolution et la structure de l’univers, est relativement naissant. Sa fondation a été établie au début du XXe siècle avec le développement de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, qui sert maintenant de base au modèle standard de la cosmologie.

Maintenant, un ensemble d’articles soumis à Le Journal Astrophysique par des chercheurs du Télescope de cosmologie d’Atacama (ACT) a révélé une nouvelle image révolutionnaire qui montre la carte la plus détaillée de la matière répartie sur un quart du ciel entier, atteignant profondément le cosmos. Cela confirme la théorie d’Einstein sur la façon dont les structures massives se développent et plient la lumière, avec un test qui couvre tout l’âge de l’univers.

« Nous avons créé une nouvelle carte de masse en utilisant les distorsions de la lumière laissées par le Big Bang », déclare Mathew Madhavacherilauteur principal de l’un des articles et professeur adjoint au Département de physique et d’astronomie à l’Université de Pennsylvanie. « Remarquablement, il fournit des mesures qui montrent que la « grosseté » de l’univers et la vitesse à laquelle il se développe après 14 milliards d’années d’évolution sont exactement ce que vous attendez de notre modèle standard de cosmologie basé sur la théorie de la gravité d’Einstein. .”

Les auteurs notent que la qualité de la masse est attribuée à la répartition inégale de la matière noire dans l’univers et que sa croissance est restée conforme aux prédictions antérieures. Et, bien qu’elle représente 85 % de l’univers et qu’elle influence son évolution, la matière noire est difficile à détecter car elle n’interagit pas avec la lumière ou d’autres formes de rayonnement électromagnétique. À notre connaissance, la matière noire n’interagit qu’avec la gravité.

Financé par la National Science Foundation, l’ACT a été construit par Penn et l’Université de Princeton et a commencé des observations pour traquer la matière noire insaisissable en 2007. Les plus de 160 collaborateurs qui ont construit et recueilli des données d’ACT, qui est situé dans le haut Chilien Andes, observez la lumière émanant de l’aube de la formation de l’univers, le Big Bang, alors que l’univers n’avait que 380 000 ans. Les cosmologistes se réfèrent souvent à cette lumière diffuse qui remplit tout notre univers comme «l’image de bébé de l’univers», mais formellement, elle est connue sous le nom de rayonnement de fond cosmique à micro-ondes (CMB).

L’équipe suit comment l’attraction gravitationnelle de grandes structures lourdes, y compris la matière noire, déforme le CMB lors de son voyage de 14 milliards d’années vers nous, comme la façon dont une loupe plie la lumière lorsqu’elle passe à travers sa lentille.

« Lorsque nous avons proposé cette expérience en 2003, nous n’avions aucune idée de toute l’étendue des informations pouvant être extraites de notre télescope », explique Marc Devlinprofesseur d’astronomie Reese Flower au Penn et directeur adjoint de l’ACT. « Nous le devons à l’ingéniosité des théoriciens, aux nombreuses personnes qui ont construit de nouveaux instruments pour rendre notre télescope plus sensible et aux nouvelles techniques d’analyse que notre équipe a mises au point. avec. »

Penn chercheurs Gary Bernstein et Bhuvnesh Jain ont mené des recherches sur la cartographie de la matière noire en utilisant la lumière visible émise par des galaxies relativement proches par opposition à la lumière du CMB. « Il est intéressant de noter que nous avons trouvé que la matière était un peu moins grumeleuse que ne le prédit la théorie la plus simple », déclare Jain. « Cependant, le magnifique travail de Mark et Mathew sur le CMB est parfaitement en accord avec la théorie. »

ACT Graphic short De nouvelles découvertes révèlent la carte de masse la plus détaillée de la matière noire

Crédit image : Lucy Reading-Ikkanda/Fondation Simons

« Les superbes cartes de matière noire ACT réduisent considérablement les moments et les endroits où la théorie la plus simple pourrait mal tourner », déclare Bernstein. « Une spéculation est qu’une nouvelle caractéristique de la gravité ou de l’énergie noire apparaît juste au cours des derniers milliards d’années, après l’ère que l’ACT mesure. »

L’ACT, qui a fonctionné pendant 15 ans, a été mis hors service en septembre 2022. Néanmoins, d’autres articles présentant les résultats de l’ensemble final d’observations devraient être soumis prochainement, et le Observatoire Simons effectuera de futures observations sur le même site, avec un nouveau télescope qui devrait entrer en service en 2024. Ce nouvel instrument sera capable de cartographier le ciel presque 10 fois plus vite que l’ACT.

Source: Université de Pennsylvanie

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