Détecter la matière noire en mesurant l'astigmatisme gravitationnel
La voie offerte par le télescope Canada-France-Hawaii

Paris, le 9 mars 2000

Une équipe de chercheurs internationaux, dirigée par des chercheurs de l’Institut d’Astrophysique de Paris (unité propre de recherche du CNRS) a pu, avec le télescope Canada-France-Hawaii (CNRS - National Research Council of Canada - Université d’Hawaii), mesurer l'effet de l'astigmatisme gravitationnel sur 200 000 galaxies, et ainsi détecter pour la première fois, la matière "noire". Cet événement laisse fortement espérer pour le futur, l'établissement de cartes de la répartition dans l'Univers de cette même matière "noire ".

Depuis longtemps, les astronomes soupçonnent la masse de l'Univers d'être constituée à 90% de matière sombre, matière dont la nature demeure à ce jour, mystérieuse. Les grands relevés astronomiques actuels permettent seulement de cartographier la partie visible de l'Univers, donc les galaxies.

La matière à grande échelle est répartie de façon non homogène. Les trajectoires des rayons lumineux passant à proximité des zones de matière dense sont déviées par effet de lentille gravitationnelle. Les objets lointains, tels que les galaxies apparaissent alors légèrement déformés, trahissant les concentrations de matière se situant à proximité des lignes de visée.

C'est ce phénomène d'astigmatisme cosmique qui vient d'être mis en évidence sur des clichés très profonds de galaxies, par l'équipe française* pilotée par des chercheurs de l’Institut d’Astrophysique de Paris.

Pour parvenir à ce diagnostic, les chercheurs ont analysé des images astronomiques obtenues avec le Télescope Canada-France-Hawaii (CFHT) au cours de ces deux dernières années. Ils ont mesuré les formes moyennes d'environ 200 000 galaxies lointaines, réparties sur 2 degrés carrés (soit environ 16 fois la taille de la pleine Lune). Ainsi, ces chercheurs ont constaté que toutes ces galaxies étaient allongées de manière cohérente sur de grandes échelles angulaires.

La précision avec laquelle cette petite déformation résiduelle a été révélée, confirme l'effet d'astigmatisme gravitationnel dû à la matière "noire"; théorie faisant l'objet d'observations depuis une dizaine d'années. Ce résultat a été en partie confirmé par deux autres équipes de recherche anglaise et américaine.

L'effet d'astigmatisme cosmique avait été prédit il y a une dizaine d'années, mais à un niveau si faible que sa détection n'était alors qu'une gageure. L'équipe de chercheurs pilotée par l'Institut d'Astrophysique de Paris (IAP) s'est donc constituée afin de relever ce défi. En regroupant leurs expertises et leurs ressources, les chercheurs sont parvenus à mettre en place un grand programme d'observations. Ils ont su exploiter la nouvelle caméra CCD panoramique du CFHT, les ressources du centre de traitement massif d'images TERAPIX de l'IAP, et de nouveaux outils d'analyses statistiques d'images, mis au point à cette occasion.

La mesure de l'astigmatisme cosmique fait l'objet d'une vive compétition internationale. L'objectif à terme est de cartographier la répartition de matière noire à grande échelle. Ceci devrait permettre d'affiner notre compréhension de l'évolution de l'Univers, et en particulier de mettre à jour les mécanismes d'instabilité gravitationnelle, à l'origine des grandes structures. Car la façon dont la matière "noire" s'agrège pour former un vaste réseau filamentaire, raconte l'histoire de l'Univers, et révèle les conditions initiales qui ont présidé à sa formation.

Ce résultat permet d'ores et déjà de donner des indications sur l'amplitude des fluctuations de densité de matière noire et démontre surtout la faisabilité des premières cartes de la matière non lumineuse.

Dans deux ans, la nouvelle caméra MegaCam construite au Service d'Astrophysique du CEA pour le CFHT commencera à photographier de vastes zones du ciel. Les cosmologistes disposeront alors d'un outil unique au monde pour visualiser la distribution de matière noire dans l'Univers et en comprendre l'histoire. C'est une nouvelle fenêtre pour l'étude de l'Univers qui vient de s'entrouvrir.

Ce programme fortement soutenu pas l'Institut National des Sciences de l'Univers du CNRS et le Programme National de Cosmologie a par ailleurs reçu un soutien de la région Ile-de-France par l'intermédiaire du pôle de Traitement d'information et de simulation situé à l'IAP.

L. Van Waerbeke, Y. Mellier, T. Erben, J.-C. Cuillandre, F. Bernardeau, R. Maoli, E. Bertin, H.J. Mc Cracken, O. Le Fèvre, B. Fort, M. Dantel-Fort, B. Jain, P. Schneider, soumis à Astronomy and Astrophysics.

Adresse du serveur : http://www.iap.fr/LaboEtActivites/ThemesRecherche/Lentilles/cosmicshear.html

* L'équipe à l'origine de cette mesure regroupe Y. Mellier, R. Maoli, E. Bertin, B. Fort, E. Dantel-Fort (Institut d'Astrophysique de Paris et Observatoire de Paris), L. van Waerbeke (Canadian Institute for Theoretical Astrophysique, Toronto, Canada), F. Bernardeau (Service de Physique théorique, CEA, Saclay), J.-C. Cuillandre (télescope Canada-France-Hawaii), T. Erben et P. Schneider (Max Planck Institute fur Astrophysik, Garching, Germany), H. Mc Cracken et O. Le Fèvre (Laboratoire d'Astronomie Spatiale, Marseille) et B. Jain (Johns Hopkins University, Baltimore, USA).

Contact chercheur :
Yannick Mellier
Institut d’Astrophysique de Paris
Tél. : 01 44 32 81 40
Mél : mellier@iap.fr

Contact presse :
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Bureau de presse du CNRS
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