Les visions déformées de l'arrière-plan des micro-ondes cosmiques - la première lumière détectable - permettent aux astronomes de cartographier la quantité totale de matière visible et invisible dans tout l'univers.
Environ 85% de toute la matière dans l'univers est de la matière noire, invisible même pour les télescopes les plus puissants, mais détectable par son attraction gravitationnelle.
Afin de trouver de la matière noire, les astronomes recherchent un effet appelé lentille gravitationnelle: lorsque l'attraction gravitationnelle de la matière noire se courbe et amplifie la lumière d'un objet plus éloigné. Dans sa forme la plus excentrique, il en résulte de multiples images en forme d'arc d'objets cosmiques éloignés.
Mais il y a une mise en garde ici: pour détecter la matière noire, il doit y avoir un objet directement derrière. Les «étoiles» doivent être alignées.
Dans une étude récente dirigée par le Dr James Geach de l'Université du Hertfordshire au Royaume-Uni, les astronomes ont plutôt jeté leur dévolu sur le fond des micro-ondes cosmiques (CMB).
«Le CMB est la lumière la plus éloignée / la plus ancienne que nous puissions voir», a déclaré le Dr Geach à Space Magazine. "Il peut être considéré comme une surface, rétro-éclairant l'univers entier."
Les photons du CMB se précipitent vers la Terre depuis que l'univers n'a que 380 000 ans. Un seul photon a eu la chance de rencontrer beaucoup de matière, ayant effectivement sondé toute la matière de l'univers le long de sa ligne de visée.
"Donc, notre vision du CMB est un peu déformée de ce à quoi elle ressemble intrinsèquement - un peu comme regarder le motif au fond d'une piscine", a déclaré le Dr Geach.
En notant les petites distorsions dans le CMB, nous pouvons sonder toute la matière noire dans tout l'univers. Mais cela est extrêmement difficile.
L'équipe a observé le ciel austral avec le South Pole Telescope, un télescope de 10 mètres conçu pour les observations au micro-ondes. Ce vaste levé révolutionnaire a produit une carte CMB du ciel austral, qui était cohérente avec les données CMB précédentes du satellite Planck.
Les signatures caractéristiques du cristallin gravitationnel par la matière intermédiaire ne peuvent pas être extraites à l'œil nu. Les astronomes se sont appuyés sur l'utilisation d'une procédure mathématique bien développée. Nous n'entrerons pas dans les moindres détails.
Cela a produit une «carte de la densité de masse totale projetée entre nous et le CMB. C'est assez incroyable si vous y réfléchissez - c'est une technique d'observation pour cartographier toute la masse dans l'univers, directement au CMB », a expliqué le Dr Geach.
Mais l'équipe n'a pas terminé son analyse là-bas. Au lieu de cela, ils ont continué à mesurer la lentille CMB aux positions des quasars - de puissants trous noirs supermassifs au centre des premières galaxies.
"Nous avons constaté que les régions du ciel avec une grande densité de quasars ont un signal de lentille CMB nettement plus fort, ce qui implique que les quasars sont en effet situés dans des structures de matière à grande échelle", Dr Ryan Hickox de Dartmouth College - deuxième auteur de l'étude - a déclaré à Space Magazine.
Enfin, la carte CMB a été utilisée pour déterminer la masse de ces halos de matière noire. Ces résultats correspondaient à ceux déterminés dans des études plus anciennes, qui examinaient comment les quasars se regroupaient dans l'espace, sans aucune référence au CMB.
Des résultats cohérents entre deux mesures indépendantes sont un puissant outil scientifique. Selon le Dr Hickox, cela montre que «nous avons une bonne compréhension de la façon dont les trous noirs supermassifs résident dans des structures à grande échelle, et que (encore une fois) Einstein avait raison».
Le document a été accepté pour publication dans le Astrophysical Journal Letters et peut être téléchargé ici.
