La matière noire (invisible) serait au moins cinq fois plus abondante que la matière ordinaire et représenterait environ 27 % de la densité d'énergie totale de l'Univers observable. Elle ne se manifeste que par ses effets gravitationnels, et en particulier par la déviation des rayons lumineux provenant de galaxies lointaines, aussi appelée effet de lentille gravitationnelle. Cette matière mystérieuse est organisée en grands filaments reliés en une toile cosmique occupant le volume entier de l'Univers.
Avec ses 375 000 pixels, la caméra à très grand champ (1 degré carré) MegaCam est particulièrement bien adaptée au domaine des lentilles gravitationnelles « faibles ». Elle a longtemps été la plus grande caméra astronomique optique du monde et n'est aujourd'hui surpassée que par quatre caméras, dont trois sont également mobilisées sur cette thématique par la collaboration internationale UNIONS (Ultraviolet Near Infrared Optical Northern Survey).
UNIONS est un grand relevé d'imagerie du ciel de l'hémisphère nord, en lumière visible et proche infra-rouge, codirigé par un chercheur de l'Irfu. Il a débuté en 2017 et s'appuie sur trois télescopes installés à Hawaï :
- Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) ;
- Pan-STARRS de l'Université d'Hawaï ;
- Subaru de l'Observatoire astronomique national du Japon.
Pour atteindre la sensibilité requise en cosmologie, UNIONS a produit deux versions de catalogue, obtenues par des méthodes de gestion des erreurs différentes et indépendantes.
Le CEA-Irfu a publié l'un de ces catalogues, après plus de quatre ans de travail. Pour traiter les données du CFHT, il a développé un logiciel de traitement de données (ShapePipe) modulaire, adapté au calcul haute performance et disponible à tous. Grâce à lui, une surface totale de ciel de 3 500 degrés carrés a pu être analysée à partir de 500 téraoctets de données, en plus d'un million d'heures de calcul. Les données finales, relatives à 100 millions de galaxies, représentent un volume de 18 gigaoctets.
Des chercheurs du CEA-Irfu ont conduit deux projets scientifiques utilisant les données de lentilles gravitationnelles d'UNIONS.
- Le premier présente des cartes de matière noire issues du catalogue SharePipe et des profils de masse des amas de galaxies détectés par la mission Planck de l'ESA. Ces résultats démontrent la très haute qualité des données d'UNIONS, à égalité ou même supérieure à celle d'autres grands relevés tels que Kilo Degree Survey (KiDS) ou Dark Energy Survey (DES), alors que la couverture du ciel par UNIONS reste encore partielle (l'objectif final étant 5.000 degrés carrés).
- Le second utilise le nombre de « pics » de lentilles gravitationnelles comme méthode de mesure des paramètres cosmologiques. En introduisant une nouvelle méthode pour explorer les variations spatiales de la calibration de l'effet de lentille, ils ont évalué tout une variété d'incertitudes qui peuvent impacter la déduction cosmologique.
Accéder au site de la collaboration UNIONS