Les astronomes ont découvert une galaxie proche qui a à peu près la même masse que la Voie lactée, mais qui contient moins de 1 % de ses étoiles.
La galaxie est si peu lumineuse qu’elle a échappé à la détention pendant des décennies. Aujourd’hui, l’équipe à l’origine de sa découverte a compris comment son manque d’étoiles ne l’a pas déchirée : elle est composée à 99,99 % de matière noire.
On estime que la matière noire représente environ 27 % de l’ensemble de la masse et de l’énergie de l’Univers observable. Bien que nous puissions détecter sa force gravitationnelle, elle ne semble pas émettre de lumière ou de rayonnement que nous puissions observer.
Malgré des années de recherche, nous n’avons aucune idée de ce qu’est réellement la matière noire, mais cette matière invisible est cruciale pour la stabilité de l’Univers.
Les galaxies tournent à une telle vitesse qu’elles se déchireraient si la seule chose qui tentait de les maintenir ensemble était leur propre force gravitationnelle. Il faut donc que quelque chose d’autre les maintienne, elles et le reste de l’Univers, et les physiciens pensent que la réponse est une grande quantité de matière noire.
En fait, le modèle standard de la cosmologie suggère qu’il y a tellement de matière noire dans l’Univers que pour chaque gramme d’atomes existant, il y a au moins cinq fois plus de matière noire.
Des scientifiques viennent de découvrir une galaxie presque entièrement composée de cette matière.
Nommée Dragonfly 44, la galaxie a été découverte en 2014, lorsqu’une équipe utilisant l’observatoire WM Keck et le télescope Gemini Nord à Manuakea, Hawaï, a repéré tout un tas de “galaxies duveteuses” dans une région appelée l’amas de Coma, à quelque 320 millions d’années-lumière.
“Si la Voie lactée est une mer d’étoiles, alors ces galaxies nouvellement découvertes sont comme des volutes de nuages”, avait alors déclaré l’un des chercheurs, Pieter van Dokkum, de l’université de Yale .
“Nous commençons à nous faire une idée de la façon dont elles sont nées, et il est remarquable qu’elles aient survécu”, a-t-il ajouté.
“Ils se trouvent dans une région dense et violente de l’espace, remplie de matière noire et de galaxies virevoltantes, et nous pensons donc qu’ils doivent être enveloppés dans leurs propres “boucliers” invisibles de matière noire qui les protègent de cet assaut intergalactique.”
Aujourd’hui, M. van Dokkum et son équipe ont eu l’occasion de tester leur hypothèse et, en déterminant la masse de Dragonfly 44, ils affirment avoir suffisamment de preuves pour suggérer que la matière noire est vraiment la colle qui maintient tout cela.
Les chercheurs ont mesuré la vitesse des étoiles de Dragonfly 44 pendant 33,5 heures sur une période de six nuits, et ont utilisé ces informations pour calculer la masse de la galaxie dans son ensemble.
Une augmentation de la vitesse d’un objet accroît son énergie cinétique et donc sa masse, ce qui signifie que plus les étoiles vont vite, plus la galaxie est massive.
Après avoir mesuré la vitesse des étoiles de Dragonfly 44 à environ 47 kilomètres par seconde, l’équipe a calculé que cette galaxie est environ 1 trillion de fois plus massive que notre Soleil – bien trop lourde pour être maintenue par ses seules étoiles.
“Les mouvements des étoiles vous indiquent la quantité de matière présente”, a déclaré van Dokkum à Avery Thompson de Popular Mechanics. “Ils ne se soucient pas de la forme de la matière, ils vous disent juste qu’elle est là. En utilisant l’observatoire Keck, nous avons trouvé plusieurs fois plus de masse indiquée par les mouvements des étoiles qu’il n’y a de masse dans les étoiles elles-mêmes.”
Ayant estimé que la galaxie doit être composée de 99,99 % de matière noire pour rester intacte, l’équipe a officiellement trouvé la galaxie connue la plus sombre de l’Univers.
Une galaxie tout aussi sombre, située dans l’amas de la Vierge, a été identifiée plus tôt cette année, mais ses 99,96 % de matière noire viennent d’être battus.
Aussi cool que soit cette découverte, elle a soulevé beaucoup plus de questions que de réponses. À l’heure actuelle, tous les candidats potentiels à la matière noire n’ont pas apporté suffisamment de preuves pour expliquer de quoi elle est faite, et jusqu’à récemment, les seules galaxies à matière noire dont nous avions connaissance étaient minuscules.
Dragonfly 44 est énorme, et personne n’arrive à comprendre comment elle a pu devenir si grande – et le rester – avec si peu de matière visible. Mais au moins, nous avons maintenant une galaxie entière pleine de matière noire à étudier, non ?
“Il est difficile de contester les observations, pourtant la conclusion de cet article va à l’encontre de ma compréhension de la formation des galaxies”, a déclaré au New Scientist l’un des membres de l’équipe, l’astronome Marla Geha de l’université de Yale, qui n’a pas participé aux recherches.
“J’espère que ces objets sont plutôt rares et/ou ne se forment que dans des environnements spéciaux, comme un amas de galaxies dense. Sinon, nous devrons peut-être réécrire la formation des galaxies”
La recherche a été publiée dans la revue Astrophysical Journal Letters.