Bullet Cluster : Une preuve saisissante de la matière noire

Description de l'image : Image composite du Bullet Cluster montrant la séparation entre la matière visible baryonique (en rose) et la matière noire non baryonique (en bleu). Source image : Chandra X-Ray Observatory.

Bullet Cluster : Collision de deux amas de galaxies

Le Bullet Cluster est un amas de galaxies situé à environ 3,8 milliards d'années-lumière de la Terre. Il est célèbre pour avoir fourni l'une des preuves les plus convaincantes de l'existence de la matière noire. Cet amas est le résultat d'une collision entre deux amas de galaxies, un événement qui a permis aux scientifiques d'observer directement les effets de la matière noire.

La collision entre les deux amas de galaxies a eu lieu il y a environ 150 millions d'années. Cette collision a séparé la matière visible baryonique (en rose) de la matière noire non baryonique (en bleu), ce qui a permis aux scientifiques de les étudier séparément.

Quand la matière noire se dévoile sous nos yeux

• Séparation du gaz chaud : Le gaz chaud, matière baryonique (en rose), observable en rayons X, a été ralenti par des forces de friction lors de la collision, formant une structure en forme de balle (d'où le nom "Bullet Cluster").
• Distribution de la matière noire : La matière noire, matière non baryonique (en bleu), n'interagit pas de manière significative avec le gaz ou la lumière, elle n'est pas ralentie, ce qui a permis de la localiser grâce à l'effet de lentille gravitationnelle.
• Effet de lentille gravitationnelle : La matière noire, beaucoup plus massive que les étoiles, déforme la lumière des objets situés derrière elle, ce qui permet de cartographier sa distribution.

Une preuve incontournable de la matière noire

Le Bullet Cluster fournit trois preuves majeures de l'existence de la matière noire :

• Séparation spatiale : La matière noire et le gaz chaud sont spatialement séparés, ce qui indique que la matière noire n'interagit pas de la même manière que la matière visible.
• Masse manquante : La masse totale de l'amas, calculée grâce à l'effet de lentille gravitationnelle, est bien supérieure à la masse visible, ce qui suggère la présence d'une masse invisible (matière noire).
• Comportement dynamique : La matière noire suit une trajectoire différente de celle du gaz chaud, ce qui confirme son existence indépendante.

Position des étoiles dans le Bullet Cluster

Une galaxie est principalement constituée de matière noire (environ 85 %), suivie des étoiles (10 à 15 %), puis du gaz et de la poussière (1 à 10 %).

Les étoiles des galaxies des deux amas en collision sont principalement situées près des régions où se trouve la matière noire (en bleu). Les étoiles, tout comme la matière noire, n'interagissent pas fortement par friction ou collision.

Les galaxies étant principalement constituées de vide, les étoiles traversent donc la zone de collision sans être significativement ralenties, contrairement au gaz chaud.