L'Observatoire en orbite de Hubble a pris des photographies inhabituelles de grands amas de galaxies dont les habitants «tremblent» lorsqu'ils se déplacent autour d'un centre de masse commun, indiquant la présence de propriétés inconnues dans le comportement de la matière noire, selon un article publié dans la revue MNRAS.
«Nous avons constaté que les galaxies les plus brillantes de ces amas« tremblent », se déplaçant autour du point où la matière noire s'est accumulée. Cela signifie que la densité de matière noire au centre de l'amas n'est pas aussi élevée que prévu par les théories actuelles, mais beaucoup plus faible. Tout cela suggère qu'une forme exotique de matière noire est présente dans la partie centrale des grappes », a déclaré David Harvey de l'École polytechnique fédérale de Lausanne, en Suisse.
Pendant assez longtemps, les scientifiques ont cru que l'univers était constitué de la matière que nous voyons, et qui forme la base de toutes les étoiles, trous noirs, nébuleuses, amas de poussière et planètes. Mais les premières observations de la vitesse de déplacement des étoiles dans les galaxies voisines ont montré que les étoiles à leur périphérie s'y déplaçaient à une vitesse incroyablement élevée, ce qui était environ 10 fois plus élevé que les calculs basés sur les masses de toutes les étoiles qu'elles contiennent.
La raison en est, selon les scientifiques d'aujourd'hui, la soi-disant matière noire - une substance mystérieuse, qui représente environ 75% de la masse de matière dans l'Univers. En règle générale, chaque galaxie a environ 8 à 10 fois plus de matière noire que son cousin visible, et cette matière noire maintient les étoiles en place et les empêche de se disperser.
Aujourd'hui, presque tous les scientifiques sont convaincus de l'existence de la matière noire, mais ses propriétés, en plus de son influence gravitationnelle évidente sur les galaxies et les amas de galaxies, restent un mystère et un sujet de controverse parmi les astrophysiciens et cosmologistes. Pendant longtemps, les scientifiques ont supposé qu'il était composé de particules super-lourdes et "froides" - des "wimps", qui ne se manifestent en aucune façon, sauf pour attirer des amas visibles de matière.
La recherche infructueuse de "WIMP" au cours des deux dernières décennies a conduit de nombreux théoriciens à croire que la matière noire peut en fait être "légère et pelucheuse" et se composer de soi-disant axions - des particules ultra-légères similaires en masse et en propriétés aux neutrinos. D'autres chercheurs, à leur tour, suggèrent que la matière noire peut être constituée de plusieurs composants différents, dont un ou plusieurs peuvent se désintégrer progressivement.
Harvey et ses collègues ont trouvé les premières traces de l'existence de telles formes exotiques de matière noire, observant avec l'aide du Hubble dix plus grands amas de galaxies à proximité immédiate de la Voie lactée, dont la masse dépasse le Soleil d'environ 100 billions de fois.
Les scientifiques s'intéressaient à deux choses: comment les galaxies étaient réparties dans l'ensemble de l'amas et comment les habitants les plus brillants de ces «familles d'étoiles» se déplaçaient lorsque de nouveaux membres y apparaissaient. Pour révéler ces propriétés des grappes, les astronomes ont calculé le comportement de leurs homologues virtuels à l'aide de superordinateurs, puis ont comparé la correspondance entre les photographies réelles et les résultats de la simulation.
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Il s'est avéré que les trajectoires de mouvement de toutes les grandes et brillantes galaxies dans ces dix amas ne coïncidaient pas avec ce que les calculs théoriques montraient - elles "perdaient constamment leur chemin" et "tremblaient", tournant autour d'un centre de masse commun, et ne se déplaçaient pas strictement en ligne droite. comme le prédit la théorie.
Un tel tremblement, comme Harvey et ses collègues le croient maintenant, était dû au fait qu'au centre de ces amas il n'y a pas un, mais plusieurs "noyaux" d'amas superdenses de matière noire. Leur existence n'est pas prédite par les théories cosmologiques classiques décrivant les propriétés de cette substance mystérieuse, et si la découverte de Hubble est confirmée, alors pour la première fois les scientifiques pourront parler de la découverte des premières traces réelles de la «nouvelle physique».
