Webb cartographie en détail la matière noire dans le champ COSMOS

La matière ordinaire — qui comprend notamment des particules comme les protons et les neutrons — représente environ un sixième de toute la matière de l’univers ; le reste est de la matière noire, selon l’article paru dans Nature Astronomy. La matière noire n’émet, ne réfléchit, n’absorbe ni ne bloque la lumière. Sa présence est étudiée notamment à travers ses effets gravitationnels. La carte de l’équipe n’est donc pas une photographie d’une substance invisible : elle s’appuie sur la déviation de la lumière de galaxies lointaines causée par la masse située entre ces galaxies et la Terre.

Une région observée par de nombreux télescopes

Les informations sur le résultat ont été publiées le 26 janvier 2026 : l’article scientifique est paru ce jour-là et le JPL de la NASA a présenté les travaux. La recherche utilise des images du télescope spatial James Webb, une mission internationale dirigée par la NASA avec l’Agence spatiale européenne et l’Agence spatiale canadienne. La carte couvre 0,77° × 0,70° dans le champ COSMOS, situé dans la constellation du Sextant. La région complète décrite par le JPL représente environ 2,5 fois la taille de la pleine Lune.

Au moins 15 télescopes au sol et dans l’espace ont observé cette région dans le cadre du relevé COSMOS. Selon le JPL, l’objectif est de mesurer précisément où se trouve la matière ordinaire et de comparer cette répartition à celle de la matière noire. Webb a observé la zone pendant environ 255 heures et identifié près de 800 000 galaxies, dont certaines pour la première fois.

De la lumière déviée à une carte de masse

L’équipe a eu recours à la lentille gravitationnelle faible : elle a mesuré comment la masse interposée courbe l’espace et dévie vers la Terre la lumière de galaxies lointaines. La déformation de cette lumière permet d’inférer la répartition de la masse au premier plan. En étudiant de nombreuses galaxies, les chercheurs ont établi une carte de masse qui inclut la matière noire ; il ne s’agit pas d’une détection optique directe de cette matière.

L’article indique que les formes de 129 galaxies par minute d’arc carrée ont été mesurées, avec des mesures indépendantes pour beaucoup d’entre elles dans les bandes F115W et F150W. À partir de cette analyse, les auteurs indiquent une résolution angulaire de 1,00 ± 0,01 minute d’arc. L’article et la NASA décrivent la résolution de la carte comme supérieure de plus du double à celle des cartes antérieures de la même région réalisées avec le télescope spatial Hubble.

La sensibilité de Webb a permis d’inclure environ dix fois plus de galaxies que les cartes de la zone réalisées par des observatoires au sol, et deux fois plus que la carte de Hubble. Pour affiner les mesures de distance de nombreuses galaxies, l’équipe a également utilisé l’instrument MIRI de Webb, ainsi que des observations d’autres télescopes au sol et dans l’espace. MIRI détecte les longueurs d’onde de l’infrarouge moyen ; selon le JPL, celles-ci le rendent également efficace pour détecter des galaxies obscurcies par des nuages de poussière cosmique.

Filaments, amas et matière ordinaire

La carte montre des régions denses de matière noire reliées par des filaments de plus faible densité, formant une structure en réseau appelée toile cosmique. La matière ordinaire, y compris les galaxies, tend à suivre cette structure. L’article décrit des caractéristiques de masse jusqu’à un décalage vers le rouge de z ≈ 2 et mentionne une structure identifiée comme la plus lointaine à z ≈ 1,1.

Le chevauchement spatial entre matière noire et matière ordinaire est l’une des observations centrales de l’étude. Les auteurs interprètent cette correspondance comme un indice de leur relation gravitationnelle : la gravité de la matière noire attirerait la matière ordinaire vers les mêmes régions. Selon la présentation du JPL, les scientifiques pensent que la matière noire a pu commencer à s’agglomérer en premier, puis que ces concentrations ont attiré la matière ordinaire, créant des zones suffisamment riches en matière pour que les étoiles et les galaxies commencent à se former. La carte constitue une référence à haute résolution pour tester les théories sur la matière noire et la formation des grandes structures cosmiques.

Ce que la carte apporte — et ce qui reste indéterminé

Le résultat apporte de nouveaux détails sur la répartition de la matière dans cette région et sur le chevauchement de ses composantes noire et lumineuse. Il n’identifie pas les particules qui composent la matière noire et ne détermine pas directement sa nature. Il s’agit d’une reconstitution au moyen de la lentille gravitationnelle faible : son interprétation repose sur la déviation de la lumière des galaxies et sur les mesures utilisées pour établir la carte. Le résultat permet donc d’étudier la répartition et la relation gravitationnelle observée, mais ne constitue pas une identification de la matière noire.

Le JPL a également présenté le télescope spatial Nancy Grace Roman comme une future mission qui cartographierait la matière noire sur une surface 4 400 fois plus grande que COSMOS. Selon la même communication, ses cartes ne dépasseraient pas la résolution spatiale de Webb. Dans ce cas, la comparaison illustre les couvertures différentes des deux projets : la carte de Webb détaille une région délimitée, tandis que Roman est destiné à étudier une surface bien plus vaste. Il ne s’agit pas de mesures d’une même zone au même niveau de détail, mais de projets aux champs couverts différents.

L’intérêt de la carte est de préciser comment la masse invisible se répartit dans le champ étudié et où elle se situe par rapport à la matière ordinaire. Webb n’a pas rendu la matière noire visible : il a permis de retracer plus finement ses effets gravitationnels dans une région déjà observée par plusieurs télescopes.