En mesurant la masse d’une galaxie naine proche appelée Triangulum II, un astronome américain a détecté ce qui pourrait être la plus forte concentration de matière noire dans une galaxie connue. Avec un nombre relativement faible d’étoiles, cette petite galaxie peu lumineuse n’est pas la plus facile à étudier, mais il ne fait aucun doute que son rapport lumière/obscurité est inhabituel.
“La masse totale que j’ai mesurée était beaucoup, beaucoup plus importante que la masse du nombre total d’étoiles, ce qui implique qu’une tonne de matière noire très dense contribue à la masse totale”, explique Evan Kirby, de l’Institut de technologie de Californie. “Le rapport entre la matière noire et la matière lumineuse est le plus élevé de toutes les galaxies que nous connaissons. Après avoir effectué mes mesures, je me suis dit – wow”
Découverte au début de cette année à la lisière de notre Voie lactée, la galaxie Triangulum II a à peu près la même luminosité que la galaxie la plus faible de l’Univers connu, appelée Segue 1, et ne contient que 1 000 étoiles. Pour mettre cela en perspective, la Voie lactée compte environ 100 MILLIARDS d’étoiles.
Le problème d’un si petit nombre d’étoiles est qu’il est difficile de trouver de grandes étoiles brillantes, et ce sont les seules que nous sommes capables de détecter de manière fiable avec les télescopes terrestres. Heureusement, il suffit d’une poignée d’étoiles pour mesurer la force gravitationnelle qui s’exerce sur elles : il suffit de les voir suffisamment clairement pour mesurer leur vitesse. Une fois que vous avez utilisé la vitesse des étoiles pour déterminer la force gravitationnelle à laquelle elles sont confrontées, vous pouvez déterminer la masse de la galaxie.
Kirby a trouvé six étoiles tournant autour du centre de Triangulum II qui ont fait l’affaire. “La galaxie est difficile à observer”, explique-t-il. “Seules six de ses étoiles étaient suffisamment lumineuses pour être vues avec le télescope Keck.”
Pour nous, l’Univers connu semble être constitué de planètes, d’étoiles, de galaxies et de toutes sortes de poussières, de roches et de gaz, mais en réalité, toute cette matière visible – ou “normale” – l’énergie sombre se charge des 68,3 % restants. ne représente que 4,9 % de celui-ci. La matière noire est plus de dix fois plus nombreuse que les particules de matière normale, représentant 26,8 % de l’Univers, alors que l’énergie noire n’en représente que 4,9 %
Mais ce n’est pas parce que la matière noire et l’énergie noire constituent la majorité de notre Univers que nous pouvons les voir – c’est pourquoi on les appelle “noires”. Le seul moyen que nous connaissons pour détecter la matière noire et l’énergie noire est de mesurer indirectement leur présence via leur influence gravitationnelle sur les différents composants d’une galaxie.
Jusqu’à présent, personne n’a réussi à mesurer ou à détecter directement un signal de matière noire, mais la découverte que le Triangulum II possède la plus forte concentration de matière noire de toutes les galaxies connues pourrait être la clé pour trouver comment le faire.
On sait que des types particuliers de particules de matière noire, appelées WIMP, s’annihilent mutuellement lorsqu’elles entrent en collision, et cette interaction produit des rayons gamma qui peuvent être détectés à l’aide d’équipements terrestres. Ces rayons gamma sont à peu près ce qu’il y a de plus proche de la détection directe de la matière noire, mais même si l’on pense qu’ils sont produits à peu près partout dans l’Univers, ils sont constamment noyés par d’autres types de rayons gamma, comme ceux émis par les pulsars, vestiges morts d’étoiles massives.
C’est pourquoi le Triangulum II est une découverte si étonnante : non seulement il semble avoir la plus forte concentration connue de matière noire, mais le fait qu’il soit si petit et comporte si peu d’étoiles signifie que les signaux concurrents ne semblent pas poser de problème. Elle est si calme que les astronomes la qualifient de “morte”, ce qui signifie qu’il devrait être relativement facile de détecter les rayons gamma produits par la matière noire. Croisons les doigts pour que nous trouvions quelque chose de grand dans l’obscurité.
Les découvertes de Kirby ont été publiées dans Astrophysical Journal Letters.