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COMMUNIQUÉ DE PRESSE I PARIS - MARSEILLE I 19 OCTOBRE 2012
Une équipe internationale d’astronomes dirigée par Mathilde Jauzac, du Laboratoire
d’astrophysique de Marseille – LAM (CNRS / Aix-Marseille Université), a réalisé la première
étude en trois dimensions d’un filament cosmique de matière sombre. En utilisant des
données du télescope spatial Hubble
1
, elle a pu découvrir que ce filament, inclus dans la
toile cosmique, nourrit l’un des amas de galaxies les plus massifs de l’Univers et s’étend
sur plus de 60 millions d’années-lumière. En extrapolant la très grande masse mesurée de
ce filament à l’ensemble de la « toile cosmique », cette étude permet d’estimer que ces
structures devraient contenir plus de la moitié de la masse totale de notre Univers. Ce
résultat est publié en ligne sur MNRAS.
La théorie du Big Bang prédit que les fluctuations de matière aux premiers instants de notre Univers sont
responsables de la condensation de la majorité de la matière et que celle-ci se concentre en un
enchevêtrement de filaments. Cette hypothèse a été validée par les simulations numériques : elles
suggèrent que notre Univers est structuré en une « toile cosmique » de filaments à l’intersection desquels
se situent des amas de galaxies très massifs. Ces filaments, très étendus et très diffus, sont
principalement constitués de matière sombre
2
.
Alors qu’un filament a été identifié pour la première fois en juillet 2012
3
, une équipe internationale dirigée
par Mathilde Jauzac vient à son tour d’analyser un autre filament cosmique, mais cette fois en trois
dimensions : une prouesse d’autant plus remarquable que ces filaments sont extrêmement étendus et très
diffus, ce qui les rend très difficiles à détecter. Cette innovation a permis de déterminer la densité
volumique du filament et de le comparer aux simulations.
1
Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre l’ESA et la NASA.
2
La matière sombre, qui représente à peu près les trois quarts du contenu en matière de notre Univers, ne peut être
observée directement car elle n’émet pas ni ne réfléchit la lumière. De plus elle peut passer au travers d’autres types
de matière, sans friction (on dit qu’elle n’est pas collisionnelle). Cette matière interagit uniquement par gravité et sa
présence peut être détectée par ses effets gravitationnels, par exemple ses effets sur la vitesse de rotation des
galaxies, ou encore son effet sur la trajectoire des rayons lumineux, en accord avec la théorie de la Relativité
Générale.
3
Nature, J. Dietrich et al. « A filament of dark matter between two clusters of galaxies » le 4 Juillet 2012.
Les filaments cosmiques représentent la moitié de la
masse de l’Univers

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Pour cela, l’équipe a combiné des images haute-résolution de l’amas de galaxies MACSJ0717 et du
champ voisin provenant du télescope spatial Hubble, avec des images provenant des télescopes au sol
Subaru (NAO) et Canada-France-Hawaii (CFHT), puis avec des données spectroscopiques des galaxies
de l’amas provenant des observatoires Keck et Gemini.
Cette technique a notamment permis à l’équipe de localiser des milliers de galaxies au sein du filament, et
de mesurer le déplacement de la plupart d’entre elles. C’est en combinant les positions et les vitesses de
toutes ces galaxies que les astronomes ont pu révéler la forme du filament en trois dimensions, ainsi que
son orientation : il s’étend sur près de 60 millions d’années-lumière de long derrière MACSJ0717,
quasiment aligné avec notre ligne de visée. Il s’agit donc d’une structure exceptionnelle, même aux
échelles astronomiques : si la masse mesurée peut être considérée comme représentative des filaments
proches d’amas géants, alors les filaments cosmiques devraient contenir plus de la moitié de la masse de
notre Univers, bien plus que ne le prévoyaient les théoriciens. Le futur télescope spatial, le
NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope
4
, sera un outil puissant et essentiel pour détecter ces
filaments cosmiques, grâce à sa très haute résolution.
© NASA, ESA, Harald Ebeling (University of Hawaii at Manoa) & Jean-Paul Kneib (LAM)
4
Le télescope spatial James Webb (JWST) sera le successeur du télescope spatial Hubble, dont il est prévu qu’il
prenne la relève en 2018. C’est une mission dirigée par la NASA à laquelle participe l’Europe, sous la responsabilité
de l’Agence spatiale européenne (ESA), et le Canada, à travers l’Agence spatiale canadienne (CSA). Le télescope
aura une surface collectrice 7 fois plus grande que le HST et sera consacré à l’observation de l’Univers dans le
rayonnement infrarouge (de 1 à 27 microns de longueurs d’onde).

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Liens et références
Images d’Hubble : http://www.spacetelescope.org/images/archive/category/spacecraft/
Références : Mathilde Jauzac, Eric Jullo, Jean-Paul Kneib, Harald Ebeling, Alexie Leauthaud, Marceau
Limousin, Richard Massey, Johan Richard. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, octobre
2012. http://arxiv.org/abs/1208.4323
Contacts
Chercheurs | Mathilde Jauzac | T [phone] | [e-mail]
| Eric Jullo | T 04 91 08 42 15 | [e-mail]
Communication LAM l Thierry Botti l T 06 72 53 79 46 l [e-mail]
Presse CNRS l Julien Guillaume l T 01 44 96 46 35 l julien.guilla[email protected]
Communication CNRS Provence et Corse l Karine Baligand l T 06 82 99 41 25 l [e-mail]