Amas du boulet

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Photo de la NASA, où l'on voit l'amas du boulet et la distribution de matière noire déduite de l'effet de lentille gravitationnelle (en bleu), ainsi que la distribution de matière ordinaire déduite des rayonnements X (en rouge).

Contours d'isodensité placés sur la photographie du télescope Hubble.

L’amas 1E 0657-56 aussi appelé amas du boulet (en anglais : Bullet cluster) est le résultat de la collision de deux amas de galaxies.^[1]

Les études de l'amas du boulet, débutées en août 2006, ont constitué l'une des preuves les plus solides à ce jour dans la confirmation de l'existence de matière noire.^[2] Les principales composantes de cet amas, que sont les étoiles, les gaz et l'hypothétique matière noire, se comportent différemment durant la collision : on peut ainsi les étudier séparément.^[3]

Les étoiles de ces galaxies, observables en lumière visible, n'ont pas été beaucoup affectées lors de la collision et la plupart n'ont été que ralenties gravitationnellement. Les gaz chauds, dont on observe le rayonnement X, constituent l'essentiel de la masse « ordinaire » (c'est à dire baryonique) de l'amas. Ils intéragissent, ce qui a pour effet leur ralentissement, bien plus rapide que celui des étoiles. On détecta indirectement la masse restante, attribuée à la matière noire, par effet de lentille gravitationnelle sur les objets situés derrière. Les théories qui n'incluent pas de matière noire, comme notamment la théorie MOND, ne prédisent qu'un effet de lentille du à la matière baryonique, observée aux rayons X. La force bien supérieure de l'effet de lentille, qui par ailleurs est plus intense en dehors des régions de grande densité gazeuse, indique que l'essentiel de la masse se trouve sous forme non-baryonique, c'est-à-dire que l'amas du boulet est principalement composé de matière noire. Cette hypothèse est en accord avec les simulations numériques.

L'amas du boulet est par ailleurs l'un des amas de galaxies les plus chauds connus. Observé depuis la Terre, la collision s'est produite il y a 150 millions d'années, provoquant une onde de choc, qu'on aperçoit près d'un côté de l'amas. Cela a échauffé les gaz de l'amas autour de 70 millions de degrés Celsius en bordure et 100 millions au centre, projetés à une vitesse de l'ordre de 9,6 millions de kilomètres par heure.^[4]^,^[5]^,^[6] En toute rigueur, l'amas du boulet se rapporte au plus petit des deux amas en collision, qui traverse l'autre de part en part.

L'amas du boulet constitue l'un des meilleurs appuis à l'existence de la matière noire^[7] et ne peut être expliqué par les seules équations de la théorie MOND.^[8]^,^[9]

Des résultats assez intéressants ont été révélés par le satellite Chandra, qui permettent de mesurer la vitesse du déplacement des gaz (environ 4500 km/s dans certaines zones). De plus, la distribution de matière noire correspond aux ensembles galactiques, mais ne coïncide pas avec la distribution de gaz. Cela, complété par d'autres observations, permettent de déduire des informations sur la section efficace des interactions de la matière noire avec elle-même.^[10]

La vitesse de l'amas n'est pas surprenante et peut être expliquée correctement avec le modèle Lambda-CDM.^[11]