Étudier la matière noire à travers les quasars

Les scientifiques utilisent des types spéciaux de Lumière venant de Quasars lointains pour en apprendre plus sur la Matière noire. La matière noire est une partie mystérieuse de l’univers qu’on ne peut pas voir mais qui est censée constituer une grande partie de celui-ci. En étudiant les quasars, qui sont des objets extrêmement lumineux alimentés par des trous noirs, les chercheurs espèrent recueillir des infos sur la matière noire et sa structure.

#C'est quoi les quasars ?

Les quasars sont des objets incroyablement lumineux qu’on trouve au centre de certaines galaxies. Ils brillent intensément parce qu’ils contiennent des trous noirs massifs qui aspirent de la matière. Quand la matière spirale vers le trou noir, elle chauffe et émet beaucoup d'énergie, rendant les quasars visibles à des distances énormes. Ils font partie des objets les plus brillants de l'univers, et leur lumière peut voyager des milliards d'années avant de nous atteindre.

#L'importance de la matière noire

La matière noire joue un rôle crucial dans la formation de la structure de l'univers. Elle influence comment les galaxies se forment et se déplacent. Bien qu'elle soit invisible et ne puisse pas être détectée directement, on déduit sa présence grâce à ses effets gravitationnels sur la matière visible, comme les étoiles et les galaxies. Comprendre la matière noire peut aider les scientifiques à résoudre différentes questions sur la formation, la structure et l'évolution de l'univers.

#Lentille gravitationnelle

Une façon d'étudier la matière noire est à travers un processus appelé lentille gravitationnelle. Ce phénomène se produit quand un objet massif, comme une galaxie ou un amas de galaxies, plie la lumière d'un objet plus lointain, comme un quasar. Cette déviation de la lumière peut créer plusieurs images d'un même quasar, permettant aux scientifiques de recueillir plus d'infos sur le quasar et sur la masse intervenante, qui inclut souvent de la matière noire.

#Mesurer la lumière des quasars

Pour étudier correctement la matière noire en utilisant les quasars, les chercheurs doivent mesurer la lumière émise par des régions spécifiques du quasar lui-même. La lumière doit venir d'une zone assez grande pour éviter d'être affectée par des masses plus petites, comme les étoiles, qui pourraient déformer les données.

La région de poussière chaude d'un quasar est idéale à cet effet. Cette poussière chaude émet de la lumière à des longueurs d'onde spécifiques et a une taille qui n'est pas facilement influencée par des étoiles proches. En se concentrant sur la lumière de la poussière chaude et en mesurant les rapports de lumière provenant de différentes images d'un quasar, les scientifiques peuvent obtenir des infos importantes sur les halos de matière noire.

#Le JWST et son rôle

Le télescope spatial James Webb (JWST) est un outil puissant qui permet aux scientifiques d'observer l'univers de nouvelles manières. Il peut capturer la lumière dans la plage infrarouge moyenne, ce qui est particulièrement utile pour étudier la poussière chaude dans les quasars. Le JWST fournit la sensibilité et la résolution nécessaires pour faire des mesures précises de la lumière émise par des quasars distants.

#Le programme d'enquête

Les chercheurs ont conçu un programme d'enquête pour étudier 31 quasars à lentille quadruple en utilisant le JWST. En mesurant la lumière de la poussière chaude dans ces quasars, ils cherchent à comprendre la présence et les propriétés des halos de matière noire. Cette enquête est particulièrement significative car elle pourrait aider à découvrir des halos plus petits que ceux détectables auparavant.

#Observation de la première cible

Le premier quasar observé dans cette enquête est DES J0405-3308. En utilisant le JWST, les scientifiques ont recueilli des données en prenant des images avec différents filtres pour mesurer la lumière de la région de la poussière chaude. L'objectif était d'obtenir une grande précision dans la mesure des rapports de lumière pour tirer des conclusions solides sur la matière noire entourant le quasar.

#Techniques de mesure

Pour garantir des mesures précises, les chercheurs ont utilisé un ensemble de stratégies. Ils se sont concentrés sur l'obtention de la lumière de régions du quasar qui ne seraient pas affectées par le microlentillage, c'est-à-dire quand des étoiles individuelles dans la galaxie lentille déforment la lumière du quasar.

En choisissant des longueurs d'onde spécifiques et en observant plusieurs images du même quasar, les scientifiques ont minimisé l'impact de ces déformations, permettant d'avoir des données plus claires sur les ratios de flux.

#Résultats du premier quasar

Les mesures du DES J0405-3308 ont montré des résultats prometteurs. Les scientifiques ont atteint une précision d'environ 3 % pour les ratios de flux, ce qui indique qu'ils pouvaient détecter la présence de halos de matière noire aussi petits que 10 M (unités de masse). Cette découverte est excitante car elle pourrait éclairer la structure même de la matière noire.

#Aperçus sur les propriétés de la matière noire

L'existence des halos de matière noire est cruciale pour comprendre comment les galaxies se forment et évoluent. Les mesures obtenues des quasars peuvent mener à des preuves solides de l’existence de la matière noire et fournir des aperçus sur ses propriétés particulaires, comme la masse et le comportement.

#Matière noire froide vs chaude

Il existe différentes théories sur la matière noire. L'une s'appelle la matière noire froide (CDM), qui suggère que les particules de matière noire se déplacent lentement par rapport à la vitesse de la lumière. Il y a aussi une théorie pour la matière noire chaude (WDM), où les particules ont une énergie cinétique plus élevée, menant à des structures différentes dans l'univers. Les observations de cette enquête pourraient aider à déterminer quel modèle s'aligne mieux avec les observations actuelles.

#Le défi de la détection

Détecter la matière noire directement est compliqué parce qu'elle interagit très faiblement avec la matière normale. Cela signifie que les scientifiques s’appuient beaucoup sur des méthodes indirectes, comme celles utilisant le lentillage gravitationnel et les observations de quasars. Plus ils recueillent de données, plus l'image de la matière noire peut devenir claire.

#Bâtir sur des connaissances existantes

Des recherches précédentes ont utilisé différentes approches pour étudier les halos de matière noire. Cependant, la combinaison des capacités du JWST et des mesures ciblées de la poussière chaude dans les quasars peut fournir une vue plus détaillée des structures de matière noire que jamais auparavant. Les résultats à venir de cette enquête pourraient soit confirmer les modèles existants, soit en suggérer de nouveaux.

#Implications futures

À mesure que plus de données seront collectées par l’enquête, les scientifiques pourront faire de meilleures estimations sur les propriétés de la matière noire à différentes échelles. Cela enrichira non seulement la compréhension actuelle de l'univers, mais aura également des implications sur les théories concernant son destin et son expansion.

#Conclusion

Cette étude des quasars représente une voie prometteuse pour comprendre la matière noire. Les résultats du premier quasar observé ouvrent la voie au reste de l'enquête, qui pourrait transformer notre connaissance de la matière noire et de son rôle dans l'univers. Alors que les chercheurs continuent leurs observations et analyses, ils espèrent découvrir plus de détails qui pourraient répondre à certaines des questions les plus profondes sur la nature de la matière noire.