Peser la matière noire: une très lourde première mondiale

Une percée astronomique nous donne aujourd’hui une nouvelle perspective sur les trous noirs supermassifs et la mystérieuse matière noire. Des chercheurs ont, pour la première fois, « pesé » les halos de matière noire qui entourent les trous noirs supermassifs en activité, situés au cœur de galaxies anciennes. Les cœurs de ces galaxies, appelés quasars, surpassent souvent en luminosité l’ensemble des étoiles des galaxies qui les entourent. Ces régions centrales s’activent lorsque les trous noirs supermassifs, d’une masse pouvant atteindre des milliards de fois celle du Soleil, commencent à se nourrir avidement de la matièreenvironnante.

La nouvelle étude suggère que les halos de matière noire autour de ces galaxies actives pourraient aider à canaliser la matière vers le trou noir central. Ils agiraient comme un service de livraison cosmique. Nobunari Kashikawa, chef de l’équipe de recherche et professeur au Département d’Astronomie de l’Université de Tokyo, a déclaré que le halo de matière noire des quasars a une masse d’environ 10 billions (1000 milliards) de fois celle du Soleil. Cette constante dans l’Univers suggère un mécanisme d’alimentation en place depuis des milliards d’années.

Le problème de la matière noire demeure une question brûlante pour la science. Elle constitue environ 85 % de toute la matière dans l’Univers mais n’interagit pas avec la lumière, ce qui la rend pratiquement invisible. Des techniques d’inférence basées sur la gravité permettent de détecter la présence de la matière noire dans les galaxies. Kashikawa et son équipe ont surmonté des défis majeurs pour mesurer les halos de matière noire autour des galaxies anciennes, grâce à la luminosité des quasars.

Diagramme montrant la masse des halos de matière noire autour des quasars au cœur de galaxies anciennes actives.
Crédit d’image: Arita et al. CC BY

Pour accomplir cela, ils ont utilisé des données infrarouges provenant du Télescope Subaru à Hawaï. La lumière de ces quasars anciens a voyagé jusqu’à 13 milliards d’années à travers le cosmos pour atteindre nos télescopes. Les astronomes ont mesuré le degré de distorsion de cette lumière causé par la matière noire, en utilisant un phénomène appelé lentille gravitationnelle.

Nobunari Kashikawa voit l’avenir avec optimisme et espère que des collaborations internationales pourraient aider à construire un tableau plus complet de la relation entre les galaxies et les trous noirs supermassifs.