Des astronomes découvrent un objet sombre mystérieux dans l'univers lointain

Andy Fell

En utilisant un réseau mondial de télescopes, les astronomes ont détecté l’objet sombre de masse la plus faible jamais découverte dans l’univers. La découverte d’autres objets de ce type et la compréhension de leur nature pourraient permettre d’écarter certaines théories sur la nature de la matière noire, cette substance mystérieuse qui constitue environ un quart de l’univers. Ces travaux sont décrits dans deux articles publiés le 9 octobre dans Nature Astronomy et Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

L’objet n’émettant aucune lumière ni aucun autre rayonnement, il a été détecté par la façon dont sa gravité déforme la lumière qui le traverse ou s’en approche. Cet effet est appelé lentille gravitationnelle. En se basant sur cette distorsion, les astronomes peuvent déduire la quantité de matière contenue dans l’objet invisible.

En fait, le nouvel objet est si petit qu’il a été détecté en provoquant un petit pincement dans l’image déformée par un objet beaucoup plus grand, comme un défaut dans un miroir d’enterrement.

« La détection d’un objet de masse aussi faible à une distance aussi grande de nous est un exploit impressionnant », a déclaré Chris Fassnacht, professeur au département de physique et d’astronomie de l’université de Californie à Davis, qui est l’un des coauteurs de l’article publié dans la revue Nature Astronomy. « La découverte d’objets de faible masse comme celui-ci est essentielle pour en savoir plus sur la nature de la matière noire ».

L’objet mystérieux a une masse d’environ 1 million de fois celle de notre Soleil. Sa nature est inconnue : il pourrait s’agir d’un amas de matière noire 100 fois plus petit que tous ceux détectés précédemment, ou d’une galaxie naine très compacte et inactive.

Bien qu’imperceptible à l’exception de ses effets gravitationnels, on pense que la matière noire façonne la distribution des galaxies, des étoiles et des autres corps visibles dans le ciel. Une question clé pour les astronomes est de savoir si la matière noire peut exister dans de petits amas dépourvus d’étoiles. Cela pourrait confirmer ou infirmer certaines théories sur la nature de la matière noire.

Le zoom avant montre le point de pincement de l'arc radio lumineux, où la masse supplémentaire de l'objet sombre est gravitationnellement "imagée" à l'aide des algorithmes de modélisation sophistiqués de l'équipe. L'objet sombre est indiqué par la tache blanche au point de pincement de l'arc, mais aucune lumière provenant de cet objet n'a été détectée jusqu'à présent dans les longueurs d'onde optiques, infrarouges ou radio. — Le zoom avant montre le point de pincement de l’arc radio lumineux, où la masse supplémentaire de l’objet sombre est gravitationnellement « imagée » à l’aide des algorithmes de modélisation sophistiqués de l’équipe. L’objet sombre est indiqué par la tache blanche au point de pincement de l’arc, mais aucune lumière provenant de cet objet n’a été détectée jusqu’à présent dans les longueurs d’onde optiques, infrarouges ou radio. © Keck/EVN/GBT/VLBA

Utilisation de télescopes à travers le monde

L’équipe a utilisé des instruments tels que le télescope de Green Bank (GBT) en Virginie occidentale, le Very Long Baseline Array (VLBA) à Hawaï et le réseau européen d’interférométrie à très longue base (EVN), qui comprend des radiotélescopes en Europe, en Asie, en Afrique du Sud et à Porto Rico, afin de créer un super-télescope de la taille de la Terre capable de capter les signaux subtils de l’effet de lentille gravitationnelle produit par l’objet sombre.

Il s’agit de l’objet ayant la masse la plus faible jamais découvert à l’aide de cette technique, ce qui suggère que celle-ci pourrait être utilisée pour trouver d’autres objets similaires.

Grâce à un réseau mondial de radiotélescopes, dont le Green Bank Telescope en Virginie occidentale, des astronomes ont découvert un objet mystérieux dans l'univers lointain. D'une masse un million de fois supérieure à celle de notre soleil, l'objet n'a pu être repéré que par une minuscule distorsion causée par sa gravité. L'existence de tels objets peut nous en apprendre davantage sur la mystérieuse matière noire qui constitue un quart de l'univers. — Grâce à un réseau mondial de radiotélescopes, dont le Green Bank Telescope en Virginie occidentale, des astronomes ont découvert un objet mystérieux dans l’univers lointain. D’une masse un million de fois supérieure à celle de notre soleil, l’objet n’a pu être repéré que par une minuscule distorsion causée par sa gravité. L’existence de tels objets peut nous en apprendre davantage sur la mystérieuse matière noire qui constitue un quart de l’univers. Image du télescope Green Bank par Dave Curry (NSF/AUI/NRAO).

« Compte tenu de la sensibilité de nos données, nous nous attendions à trouver au moins un objet sombre. Notre découverte est donc conforme à la théorie dite de la « matière noire froide », sur laquelle repose une grande partie de notre compréhension de la formation des galaxies », a conclu Devon Powell, auteur principal de l’étude, à l’Institut Max Planck d’astrophysique (MPA), en Allemagne. « Maintenant que nous en avons trouvé un, la question est de savoir si nous pouvons en trouver d’autres et si leur nombre correspondra toujours aux modèles. »

L’équipe poursuit l’analyse des données afin de mieux comprendre la nature de cet objet sombre, et recherche également d’autres exemples d’objets similaires dans d’autres parties du ciel.

Les autres auteurs sont : John McKean, Université de Groningue, Pays-Bas, Observatoire radio sud-africain et Université de Pretoria ; Simona Vegetti, MPA ; Cristiana Spingola, Istituto di Radioastronomia, Bologne ; et Simon D. M. White, MPA.

Article : « A million-solar-mass object detected at a cosmological distance using gravitational imaging » – DOI : https://doi.org/10.1038/s41550-025-02651-2

J P McKean, C Spingola, D M Powell, S Vegetti, An extended and extremely thin gravitational arc from a lensed compact symmetric object at redshift of 2.059, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 544, Issue 1, November 2025, Pages L24–L30, 10.1093/mnrasl/slaf039

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