Co-auteur de l'étude, Carlos Frenk, professeur Ogden de physique fondamentale à l'Institute for Computational
La plupart de la matière de l'Univers est sombreà l'exclusion du rayonnement gamma, qu'ils émettent dans des circonstances exceptionnelles) et est de nature complètement différente de la substance dont sont constituées les étoiles, les planètes et même les humains.
L'univers est sombre à environ 27%la matière, et le reste est composé principalement de l'énergie noire tout aussi mystérieuse. La matière ordinaire telle que les planètes et les étoiles représente un 5% relativement petit de l'univers.
Carte de densité de matière noire projetée,simulé, mesurant 2,4 milliards d'années-lumière de chaque côté. Le carré imbriqué (en bas à gauche) est le grossissement le plus profond du modèle, à seulement 783 années-lumière de diamètre, 500 fois la taille du système solaire. Dans le carré inséré, les plus petits halos de matière noire clairement visibles ont une masse comparable à celle de la Terre (0,000003 masse solaire). Crédit: Dr Sonak Bose, Centre d'astrophysique, Université Harvard.
Les galaxies se sont formées et ont grandi lorsque lerefroidi et condensé au centre d'énormes amas de cette matière noire - les halos de matière noire. Les astronomes peuvent déduire la structure des grands halos de matière noire à partir des propriétés des galaxies et du gaz qu'elles contiennent.
Les plus grands halos contiennent d'énormes grappesdes centaines de galaxies brillantes qui pèsent 1 000 billions de fois plus que notre Soleil. Cependant, les scientifiques n'ont aucune information directe sur les halos de matière noire plus petits, qui sont trop petits pour contenir la galaxie. Ils ne peuvent être étudiés qu'en simulant l'évolution de l'univers sur un grand supercalculateur.
Carte de densité de matière noire projetée,créé par simulation, mesurant 2,4 milliards d’années-lumière de chaque côté. . Le carré du milieu (en haut à droite) a un diamètre d’un peu moins d’un million d’années-lumière. Le plus petit carré (en bas à gauche) — c'est le grossissement le plus profond : il ne fait que 783 années-lumière de diamètre, soit 500 fois la taille du système solaire. Dans le carré intermédiaire (en haut à droite), les plus grands halos de matière noire ont une masse similaire à celle d'un riche amas de galaxies (un million de milliards de fois la masse du Soleil). Dans le plus petit carré (en bas à droite), les plus petits halos bien visibles ont une masse comparable à celle de la Terre (0,000003 de la masse du Soleil). Crédit : Dr Sonak Bose, Centre d'astrophysique, Université Harvard.
Les plus petits auraient la même masse que la Terre, selon les théories scientifiques populaires actuelles sur la matière noire, qui sont au cœur de la nouvelle étude.
La modélisation a été réalisée en utilisantle supercalculateur Cosmology Machine, qui fait partie du système de calcul haute performance DiRAC à Durham, financé par le Science and Technology Council (STFC) et des ordinateurs de l'Académie chinoise des sciences.
En élargissant l'univers virtuel avec de tels détails microscopiques, les chercheurs ont pu étudier la structure des halos de matière noire, dont les masses vont de la Terre à un grand amas de galaxies.
L'impression de l'artiste sur les halos de matière noire de diverses masses de l'Univers. Crédit: Yu Jingchuan, Planétarium de Pékin
À leur surprise, ils ont constaté que les halos de tousles tailles ont une structure interne très similaire et sont extrêmement denses au centre, devenant plus courantes, avec des amas plus petits en orbite dans les régions extérieures. Les chercheurs ont déclaré que sans échelle de mesure, il était presque impossible de distinguer une image d'un halo de matière noire dans une galaxie massive d'un halo avec une masse qui est une fraction du soleil.
Nous nous attendons à de petits halos de matière noireseront extrêmement abondantes, elles contiendront une partie importante de toute la matière noire de l’Univers, mais elles resteront pour la plupart sombres tout au long de l’histoire cosmique car les étoiles et les galaxies ne poussent que dans des halos qui sont plus d’un million de fois plus massifs que le Soleil.
Professeur Simon White de l'Institut Max Planck d'astrophysique, Allemagne
«Notre recherche met en lumière ces petits halos alors que nous cherchons à en savoir plus sur ce qu'est la matière noire et quel rôle elle joue dans l'évolution de l'univers», concluent les scientifiques.
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