JWST a découvert l'ancienne galaxie JWST-ER1g, dotée d'un anneau d'Einstein unique qui facilite l'étude de la densité élevée de matière noire de la galaxie et le test des propriétés de la matière noire. Crédit : Van Dokkum et al. 2023
Le Télescope spatial James Webb découvert une ancienne galaxie, JWST-ER1g, qui présente un phénomène appelé forte lentille gravitationnelle, formant un anneau d'Einstein. Cette galaxie riche en matière noire offre de nouvelles informations sur les propriétés et la densité de la matière noire.
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.
Analyser la matière noire
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 de nouveaux travaux sur JWST-ER1g dans le journal Le Lettres de journaux astrophysiques. « Mais la valeur de la masse de matière noire semble plus élevée que prévu. C'est déroutant. Dans notre article, nous proposons une explication.
Photos de gauche à droite : Hai-Bo Yu, Demao Kong et Daneng Yang. Crédit : Hai-Bo Yu, UC Riverside
Le halo de matière noire
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. »
Fonctionnalités de lentilles uniques et opportunités de recherche
Selon Daneng Yang, chercheur postdoctoral à l'UCR et co-auteur de l'article JWST-ER1g, formé 3,4 milliards d'années après la Big Bangoffre « une excellente occasion d’en apprendre davantage sur la matière noire ».
« Cet objet à forte lentille 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.
Contributions du télescope spatial James Webb
Lancé le jour de Noël 2021, NASALe JWST de 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. »
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 ».
L'étude a été soutenue par la Fondation John Templeton et le Département américain de l'Énergie.
