En septembre dernier, le télescope spatial James Webb, ou JWST, a découvert JWST-ER1g, une ancienne galaxie massive qui s’est formée alors que l’univers n’avait qu’un quart de son âge actuel. Étonnamment, un anneau d’Einstein est associé à cette galaxie. En effet, JWST-ER1g agit comme une lentille et courbe la lumière provenant d’une source distante, qui apparaît alors comme un anneau – un phénomène appelé forte lentille gravitationnelle, prédit dans la théorie de la relativité générale d’Einstein.
La masse totale enfermée dans l’anneau comprend deux composants : des composants stellaires et de matière noire.
« Si nous soustrayons la masse stellaire de la masse totale, nous obtenons la masse de matière noire à l’intérieur de l’anneau », a déclaré Hai-Bo Yu, professeur de physique et d’astronomie à l’Université de Californie à Riverside, dont l’équipe a publié nouveau travail sur JWST-ER1g dans la revue Les lettres du journal astrophysique. « Mais la valeur de la masse de matière noire semble plus élevée que prévu. C’est déroutant. Dans notre article, nous proposons une explication. »
Un halo de matière noire est le halo de matière invisible qui imprègne et entoure une galaxie comme JWST-ER1g. Bien que la matière noire n’ait jamais été détectée en laboratoire, les physiciens sont convaincus que la matière noire, qui représente 85 % de la matière de l’univers, existe.
« Lorsque la matière ordinaire – gaz vierge et étoiles – s’effondre et se condense dans le halo de matière noire de JWST-ER1g, elle peut comprimer le halo, conduisant à une densité élevée », a déclaré Demao Kong, étudiant de deuxième année à l’UCR. qui a dirigé l’analyse. « Nos études numériques montrent que ce mécanisme peut expliquer la densité élevée de matière noire de JWST-ER1g : plus de masse de matière noire dans le même volume, ce qui entraîne une densité plus élevée. »
Selon Daneng Yang, chercheur postdoctoral à l’UCR et co-auteur de l’article, JWST-ER1g, formé 3,4 milliards d’années après le Big Bang, offre « une excellente occasion d’en apprendre davantage sur la matière noire ».
« Cet objet à lentille puissante est unique car il possède un anneau d’Einstein parfait, à partir duquel nous pouvons obtenir des informations précieuses sur la masse totale à l’intérieur de l’anneau, une étape cruciale pour tester les propriétés de la matière noire », a-t-il déclaré.
Lancé le jour de Noël 2021, le JWST de la NASA est un observatoire infrarouge en orbite. Également appelé Webb, il est conçu pour répondre à des questions sur l’univers. Il s’agit du télescope spatial le plus grand, le plus complexe et le plus puissant jamais construit.
« JWST nous offre une opportunité sans précédent d’observer d’anciennes galaxies formées lorsque l’univers était jeune », a déclaré Yu. « Nous nous attendons à voir plus de surprises de la part de JWST et à en apprendre davantage sur la matière noire bientôt. »
L’étude a été soutenue par la Fondation John Templeton et le Département américain de l’Énergie.
Le titre du document de recherche en libre accès est « Interprétations de la matière noire froide et de la matière noire à interaction automatique de l’objet à lentille gravitationnelle forte JWST-ER1 ».
Plus d’information:
Demao Kong et al, Interprétations de la matière noire froide et de la matière noire à interaction automatique de l’objet à lentille gravitationnelle forte JWST-ER1, Les lettres du journal astrophysique (2024). DOI : 10.3847/2041-8213/ad394b