En s'appuyant sur les dernières données d'observation du télescope spatial James Webb, les astronomes ont dressé jusqu'à présent la carte de répartition de la matière noire la plus précise dans l'univers, montrant clairement pour la première fois le « squelette de l'univers » s'étendant sur des milliards d'années-lumière et un réseau de fibres invisibles composé de matière noire à grande échelle.Les résultats de recherche pertinents ont été publiés dans "Nature Astronomy". L'équipe a utilisé les capacités de détection infrarouge de Webb pour effectuer des observations à long terme et des analyses statistiques de près de 800 000 galaxies dans la célèbre zone d'observation de l'espace lointain COSMOS, reconstruisant ainsi une image détaillée de la manière dont la matière noire a dominé la formation de structures à grande échelle depuis les premiers jours de l'univers.
On pense que la matière noire représente environ les quatre cinquièmes de la matière totale de l’univers, mais elle n’émet ni n’absorbe elle-même la lumière. Il ne peut pas être observé directement par les humains. Son existence et sa distribution ne peuvent être « déduites » que par son effet gravitationnel sur la matière visible et la lumière. Cette étude a adopté la méthode du « faible effet de lentille gravitationnelle » : lorsque la matière noire à grande échelle forme des filaments dans l'univers, sa gravité courbe légèrement la lumière des galaxies d'arrière-plan plus éloignées, provoquant un léger étirement et une distorsion de ces galaxies dans l'imagerie du télescope, tout comme les reflets vus à travers un miroir brumeux ou de l'eau ondulante. L'équipe de recherche scientifique a observé la même partie du ciel pendant un total de 255 heures au cours de la première année d'exploitation de Webb. En comptant avec précision la distorsion de forme de centaines de milliers de galaxies d’arrière-plan, ils ont inversé la répartition de la matière noire au premier plan et ont ensuite généré une carte de matière noire à haute résolution.
Cette zone d'observation était célèbre pour l'étude de la formation des galaxies et de la structure des amas dès l'ère du télescope Hubble. Aujourd’hui, l’instrument infrarouge de Webb a poussé le champ de vision plus loin dans les profondeurs de l’univers antérieur, capturant des galaxies anciennes plus anciennes et plus faibles, permettant aux scientifiques de retracer le processus de « construction d’échafaudages cosmiques » de la matière noire dans la dimension temporelle. Diana Scognamiglio du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, l'une des responsables de l'étude, a déclaré que même si la nouvelle carte reste globalement cohérente avec les observations précédentes, sa résolution et ses détails ont été considérablement améliorés, permettant pour la première fois au « cadre invisible » de la structure à grande échelle de l'univers d'être présenté de manière aussi claire.
En superposant la distribution de densité de la matière noire et la distribution des galaxies, les chercheurs ont observé que les galaxies sont disposées le long des fibres de matière noire comme des « perles sur un fil », vérifiant ainsi l'image de l'évolution structurelle de « matière noire lourde, lumière légère » : d'abord, la matière noire a formé des amas inégaux et des structures filamenteuses dans l'univers primitif, puis sa gravité a continuellement rassemblé la matière ordinaire et sa densité s'est accumulée dans les zones locales suffisamment pour enflammer les étoiles et former des galaxies et des systèmes planétaires. Richard Massey, physicien à l'Université de Durham au Royaume-Uni qui a participé à l'étude, a clairement souligné que la matière noire constitue « l'échafaudage gravitationnel » de toutes les structures de l'univers. La raison pour laquelle de grandes galaxies telles que la Voie lactée peuvent maintenir leur stabilité pendant des milliards d'années est en grande partie due au fait qu'elles sont « suspendues » à cette toile tissée par la matière noire.
Les nouveaux résultats fournissent non seulement une « carte de base » choquante de l’univers, mais constituent également une référence d’observation importante pour l’exploration future de la nature de la matière noire. Rachel Mandelbaum, physicienne à l'Université Carnegie Mellon qui n'a pas participé à la recherche, a souligné que ce lot de données sera utilisé par ses collègues pendant longtemps et aidera à répondre à des questions fondamentales telles que la répartition de la matière dans l'univers et la façon dont les galaxies évoluent dans le cadre de la matière noire. Ensuite, des projets tels que le télescope spatial Euclid de l'Agence spatiale européenne, le projet de télescope romain Nancy Grace aux États-Unis et l'observatoire Vera C. Rubin au Chili réaliseront des études du ciel dans une zone céleste plus vaste, dans différentes bandes d'ondes et sur des échelles de temps plus longues, confirmant et complétant mutuellement la carte de matière noire de haute précision fournie par Webb, favorisant la construction d'un modèle d'univers tridimensionnel plus complet et se rapprochant progressivement de la vérité sur les propriétés physiques clés telles que les caractéristiques de masse et de mouvement de la matière noire. particules.