Cet article a été initialement publié dans The Conversation. (s’ouvrira dans un nouvel onglet) La publication a publié un article dans Expert Voices: Op-Ed & Insights sur Space.com.

Police Andrea (s’ouvrira dans un nouvel onglet)Maître de conférences en astrophysique théorique, Liverpool John Moores University

L’Agence spatiale européenne (ESA) vient d’annoncer (s’ouvrira dans un nouvel onglet) nouvelle mission de son programme scientifique (s’ouvrira dans un nouvel onglet): Un petit télescope en orbite terrestre, baptisé Arrakhis. Mais alors que son nom est inspiré du roman de science-fiction Dune (s’ouvrira dans un nouvel onglet)», il ne cherchera pas de vers des sables ou « d’épice » sur une planète désertique.

Au lieu de cela, ce satellite agile sautera au-dessus de son poids et tentera de traquer l’une des substances les plus insaisissables et mystérieuses de l’univers : la matière noire. C’est un terme donné à la matière invisible hypothétique que l’on pense être plus commune que la matière ordinaire et avoir un effet gravitationnel similaire sur son environnement.

Sur le sujet : Quelle partie de l’Univers est constituée de matière noire ?

La mission est classée comme rapide (F), ce qui signifie qu’elle est plus petite, plus ciblée et a un délai d’exécution plus rapide (moins de dix ans avant le lancement) que les autres types de missions de l’ESA. La précédente mission F de l’agence, sélectionnée en 2019, s’appelle Comet Interceptor. (s’ouvrira dans un nouvel onglet). Cette sonde, déjà stationnée en un point stable du système solaire, attend qu’une comète apparaisse et la survole, ce qui devrait se produire au moment du lancement d’Arrakhis au début des années 2030.

suivre la lumière

Comme la matière noire échappe toujours à la détection (s’ouvrira dans un nouvel onglet), la mission ciblera les sources lumineuses qui y sont sensibles. Nous nous attendons à ce que la matière normale – ce qui émet réellement de la lumière, comme les étoiles dans les galaxies – se déplace principalement sous l’influence de la matière noire, qui est plus abondante.

Nous pensons que des galaxies entières se déplacent d’un côté à l’autre sous l’influence de la matière noire qui les sous-tend, comme des phares étendus sur un océan invisible. Cependant, leur voyage est cahoteux, car on pense que la matière noire est inégalement répartie dans l’univers, formant une « toile cosmique ». (s’ouvrira dans un nouvel onglet)‘à de grandes distances, et à l’échelle galactique, ils ont l’air plus grumeleux. Certains de ces amas doivent être habités par de petites galaxies appelées galaxies naines, tandis que d’autres sont entièrement constitués de matière noire.

Il reste également des débris de ces galaxies naines qui se sont aventurées trop près des galaxies hôtes autour desquelles elles orbitent. Alors que la matière noire environnante déchire ces galaxies avec des marées gravitationnelles, elles commencent à se désintégrer en de longs flux d’étoiles qui enveloppent de vastes étendues d’espace. Ces minces voiles de lumière sont un autre lien avec l’invisible. En comptant et en mesurant leurs formes, nous pouvons déduire de quel type de particules la matière noire est composée et, finalement, quel modèle cosmologique est le plus précis.

Comme la Voie lactée, NGC 5907 contient de faibles flux d’étoiles qui l’entourent. (Crédit image : Wikipedia/R. Jay Gabani (Blackbird Observatory) Collaboration ; D. Martinez-Delgado (IAC, MPIA), J. Penarrubia (W. Victoria) I. Trujillo (IAC) S. Majewski (W. Virginia) , Paulin (Cardiff), CC BY-SA) (s’ouvrira dans un nouvel onglet)

La masse dans l’espace est une prédiction fiable de nos modèles cosmologiques car elle représente simplement l’effet de la gravité sur la matière. Cependant, nos modèles donnent des prédictions contradictoires sur le nombre de ces amas, qui peut être plus ou moins important selon le type de particule ou de particules. (s’ouvrira dans un nouvel onglet) nous supposons que la matière noire est composée de.

Dans le modèle « standard » de la cosmologie, les particules de matière noire sont considérées comme « froides ». (s’ouvrira dans un nouvel onglet)ce qui signifie qu’ils sont lourds et se déplacent lentement (un exemple serait les «particules massives à faible interaction» ou WIMP). (s’ouvrira dans un nouvel onglet)). Cela signifie que notre Voie lactée contiendra des centaines d’amas de matière noire, dont certains contiendront des galaxies naines. Mais le problème est que nous ne voyons que quelques dizaines de galaxies naines autour de nous, ce qui est très déroutant. Cela peut signifier que la plupart de ces amas sont composés de matière noire.

Cependant, les cosmologistes ont d’autres idées viables. Par exemple, si la matière noire est « chaude » (s’ouvrira dans un nouvel onglet) – cela signifie que les particules sont beaucoup plus légères et plus rapides, comme les neutrinos stériles (s’ouvrira dans un nouvel onglet) – pour commencer il y aurait beaucoup moins de grumeaux.

Les observations peuvent nous donner un indice définitif sur le modèle correct, mais pour ce faire, nous avons d’abord besoin d’un recensement précis des galaxies naines. (s’ouvrira dans un nouvel onglet) tourne autour de la Voie Lactée.

le sommet de l’iceberg

Il y a de fortes indications que les galaxies naines trouvées près de la Voie lactée ou d’autres grandes galaxies ne sont que la pointe de l’iceberg, et que beaucoup d’autres restent cachées. (s’ouvrira dans un nouvel onglet)derrière la lumière de leurs maîtres. Arrakhis pourra localiser cette population disparue même à grande distance de nous.

Une galaxie modélisée avec de la matière noire froide (à gauche) et de la matière noire chaude (à droite). Il y a beaucoup plus d’amas de matière noire froide, qui peuvent contenir des galaxies naines, que d’amas de matière noire chaude. (Crédit image : Aquarius/Virgo/ICC Durham University., CC BY-NC-ND) (s’ouvrira dans un nouvel onglet)

L’observation de cette faible lumière stellaire s’est avérée difficile même pour les plus grands télescopes de la Terre, car elle nécessite une imagerie très profonde et de vastes zones du ciel à capturer. De plus, l’atmosphère terrestre est un obstacle.

Arrakhis observera depuis l’espace avec une caméra innovante qui regarde plus profondément dans le spectre optique et proche infrarouge, et a un champ de vision beaucoup plus large. (Au fait, ce type de caméra peut aussi regarder la Terre (s’ouvrira dans un nouvel onglet) avec une excellente résolution.)

La centaine de systèmes comme la Voie lactée qui seront observés se situent à environ 100 millions d’années-lumière, où seules quelques galaxies naines (s’ouvrira dans un nouvel onglet) n’ont pas encore été découverts, et il n’y a pas encore de courants stellaires. Quand on connaît le nombre de galaxies naines qui seront bientôt découvertes et comment elles seront réparties dans l’espace (s’ouvrira dans un nouvel onglet)nous devons être capables de déterminer le modèle cosmologique correct.

Arrakhis trouvera bon nombre des pièces manquantes du puzzle créé par la matière noire, ajoutant à ce que nous savons déjà de l’univers voisin et à ce que nous apprendrons à l’avenir d’autres futurs télescopes tels qu’Euclid ou l’observatoire Vera Rubin.

On espère que ces observations combinées détaillées résoudront enfin le mystère de la matière noire et nous aideront à comprendre de quoi est faite la majeure partie de la matière dans l’espace.

Cet article est republié de The Conversation (s’ouvrira dans un nouvel onglet) sous licence Creative Commons. Lire l’article original (s’ouvrira dans un nouvel onglet).

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