La matière noire, qui, selon les modèles cosmologiques actuels, constitue plus de 80% de la matière dans l’Univers, est invisible car elle n’émet ni n’absorbe aucune lumière. Par contre, elle est détectable par ses effets gravitationnels. Un amas de galaxies, qui correspond à une « maison » dans laquelle vivent plusieurs milliers de galaxies, est composé, à plus de 80%, de matière noire.

En raison de sa masse importante (supérieure à cent mille milliards de Soleils), l’amas de galaxies déforme localement l’espace temps si bien que les rayons lumineux qui passent à proximité se trouvent fortement déviés. Ce phénomène, appelé optique gravitationnelle, constitue la sonde la plus directe de la distribution de la matière noire projetée en deux dimensions sur le plan du ciel.

D’autre part, la matière noire chauffe le gaz qui se trouve dans les amas de galaxies à des températures de l’ordre de la centaine de millions de degrés, si bien que ce gaz émet dans le domaine des rayons X.

En combinant l’analyse d’optique gravitationnelle basée sur des images du télescope spatial Hubble avec l’analyse en rayons X basée sur les données du télescope spatial Chandra, Andrea Morandi, de l’Université de Tel Aviv en Israël, et Marceau Limousin, du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS/Université d’Aix-Marseille), ont présenté l’une des cartes tridimensionnelles les plus précises obtenues à ce jour pour un amas de
galaxies : la matière noire qui constitue l’essentiel de l’amas de galaxies Abell 383, situé à 2,3 milliards d’années lumière de la Terre, a la forme d’un ballon de rugby, dont la pointe est dirigée vers la Terre.

Ce type de mesure est crucial pour caractériser les amas de galaxies dans un cadre tridimensionnel. Cela permet aussi de tester les modèles cosmologiques de formation et d’évolution des structures.