Imager l’invisible

Ken Tapping, le 18 janvier 2012

Dans le ciel, cette semaine…

  • Jupiter trône dans la partie australe du ciel la nuit entière.
  • Vénus gagne en éclat. Sa blancheur est spectaculaire au sud-ouest, peu après le crépuscule.
  • Mars se lève vers 22 h et Saturne, aux environs de 1 h.
  • Nouvelle lune le 22 janvier.

Aujourd’hui encore, mon film de science-fiction préféré reste « Planète interdite ». Si ce vieux long métrage, qui date des années 1950, a si bien résisté à l’usure du temps, il le doit sans doute à l’histoire solide sur laquelle il repose : la pièce de Shakespeare intitulée « La Tempête ».

Un des personnages principaux est un monstre invisible d’une puissance quasi infinie. On ne perçoit sa présence qu’en voyant ses pas s’imprimer dans le sol ou des objets tomber durant son passage. Ces signes nous convainquent de son existence, bien qu’on ne le voie pas et qu’on ignore ce qu’il est. Il en va presque autant de la matière sombre.

La matière sombre est totalement invisible; nous n’en connaissons l’existence que par la force gravitationnelle qu’elle exerce sur les objets que l’on peut voir, tels les étoiles et les immenses nuages de gaz et de poussières constituant les galaxies. Par l’importance de cette force, nous savons qu’il y a une quantité formidable de cette matière invisible, soit approximativement cinq fois plus que la matière « ordinaire » dont nous sommes faits. La matière sombre joue un rôle capital dans le fonctionnement des galaxies et de l’Univers, en général. Néanmoins, on ne peut la voir. Du moins, c’était le cas jusqu’à tout récemment, quand une équipe d’astronomes a recouru au télescope Canada-France-Hawaï pour cartographier en détail les effets observables de la matière sombre. Cela fait, ils ont utilisé ces cartes pour imager ce qui est responsable de ces effets.

L’observatoire Canada-France-Hawaï est un des télescopes situés sur le mont Mauna Kea à Hawaï.

L’observatoire Canada-France-Hawaï est un des télescopes situés sur le mont Mauna Kea à Hawaï.

Dans sa « théorie de la relativité », Einstein prédisait que la gravité fléchirait la lumière comme le ferait un prisme ou une lentille convergeant ses rayons. De tels effets sont infimes pour les êtres minuscules que nous sommes, voire même la Terre. Cependant, pour des objets aussi volumineux que les galaxies ou les amas colossaux de matière sombre, ils s’observent aisément. On recourt pour cela à ce qu’on appelle l’effet de « lentille gravitationnelle ».

Le champ gravitationnel d’un gros amas de matière (une galaxie, par exemple) agit à la façon d’une lentille, concentrant la lumière issue des objets qui se situent derrière. On pourrait dire qu’il s’agit d’un télescope assez rudimentaire ayant pour objectif une lentille de la taille d’une galaxie. On recourt à cette technique pour examiner les objets situés loin derrière notre « lentille » galactique. Parallèlement, il est possible de parcourir le ciel en quête des « images » d’objets invisibles, comme les amas de matière sombre, qu’engendrent les lentilles gravitationnelles.

Le télescope Canada-France-Hawaï est juché au sommet du Mauna Kea, à Hawaï, où les conditions se prêtent souvent idéalement à l’observation. Pour cette raison, les astronomes ont saisi des images d’une très grande qualité. Ils en ont enregistré quatre en un an, chacune couvrant une partie du firmament à peu près égale à celle que couvrirait une main, le bras tendu. Ces images regroupent environ dix millions de galaxies. La lumière de ces galaxies est déviée ou concentrée par les amas de matière sombre qu’elle rencontre en chemin vers la Terre. Les images saisies montrent des nuages et des filets de matière sombre séparés par de grands vides.

Cette découverte majeure a été réalisée au moyen d’un instrument en usage depuis les années 1970, âge vénérable selon les standards de la science contemporaine. Des perfectionnements techniques font toutefois en sorte qu’on pourra se servir de ce télescope naturellement efficace longtemps encore pour la recherche.

Ken Tapping est astronome à l’Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches, à Penticton (C.-B.), V2A 6J9.

Téléphone : 250-497-2300
Télécopieur : 250-497-2355
Courriel : ken.tapping@nrc-cnrc.gc.ca

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