Depuis les années 1960, les astrophysiciens ont postulé qu'en plus de toute la matière que nous pouvons voir, l'Univers est également rempli d'une masse mystérieuse et invisible. Connue sous le nom de «matière noire», son existence a été proposée pour expliquer la «masse manquante» de l'Univers et est désormais considérée comme une partie fondamentale de celle-ci. Il est non seulement théorisé de représenter environ 80% de la masse de l'Univers, mais il aurait également joué un rôle vital dans la formation et l'évolution des galaxies.
Cependant, une découverte récente peut jeter toute cette perspective cosmologique sur le côté. Basé sur des observations faites en utilisant la NASA / ESA Le télescope spatial Hubble et d'autres observatoires du monde entier, les astronomes ont trouvé une galaxie voisine (NGC 1052-DF2) qui ne semble pas avoir de matière noire. Cet objet est unique parmi les galaxies étudiées jusqu'à présent, et pourrait forcer une réévaluation de nos modèles cosmologiques prédominants.
L'étude qui détaille leurs découvertes, intitulée «Une galaxie sans matière noire», a récemment paru dans la revue La nature. Menée par Pieter van Dokkum de l'Université de Yale, l'étude comprenait également des membres du Max Planck Institute for Astronomy, de la San Jose State University, des Observatoires de l'Université de Californie, de l'Université de Toronto et du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Pour les besoins de leur étude, l'équipe a consulté les données du Dragonfly Telephoto Array (DFA), qui a été utilisé pour identifier NGC 1052-DF2. Sur la base des données de Hubble, l'équipe a pu déterminer sa distance - 65 millions d'années-lumière du système solaire - ainsi que sa taille et sa luminosité. De plus, l'équipe a découvert que NGC 1052-DF52 est plus grande que la Voie lactée mais contient environ 250 fois moins d'étoiles, ce qui en fait une galaxie ultra diffuse.
Comme l'a expliqué van Dokkum, NGC 1052-DF2 est si diffus qu'il est essentiellement transparent. "J'ai passé une heure à regarder cette image", a-t-il déclaré. «Cette chose est étonnante: une gigantesque goutte si clairsemée que vous voyez les galaxies derrière elle. C'est littéralement une galaxie transparente. »
À l'aide des données du Sloan Digital Sky Survey (SDSS), de l'observatoire Gemini et de l'observatoire Keck, l'équipe a étudié la galaxie plus en détail. En mesurant les propriétés dynamiques de dix amas globulaires en orbite autour de la galaxie, l'équipe a pu déduire une valeur indépendante de la masse de la galaxie - qui est comparable à la masse des étoiles de la galaxie.
Cela a conduit l'équipe à conclure que le NGC 1052-DF2 contient au moins 400 fois moins de matière noire que ce qui est prévu pour une galaxie de sa masse, ou pas du tout. Une telle découverte est sans précédent dans l'histoire de l'astronomie moderne et a défié toutes les prédictions. Comme Allison Merritt - un astronome de l'Université de Yale, le Max Planck Institute for Astronomy et un co-auteur de l'article - a expliqué:
«La matière noire est généralement considérée comme faisant partie intégrante de toutes les galaxies - la colle qui les maintient ensemble et l'échafaudage sous-jacent sur lequel elles sont construites… Il n'y a aucune théorie qui prédit ces types de galaxies - la façon dont vous allez réellement former l'une de ces choses est complètement inconnue. »
«Cette substance invisible et mystérieuse est de loin l'aspect le plus dominant de toute galaxie. Trouver une galaxie sans aucune est complètement inattendu; il remet en question les idées standard sur le fonctionnement des galaxies », a ajouté van Dokkum.
Cependant, il est important de noter que la découverte d'une galaxie sans matière noire ne réfute pas la théorie de l'existence de la matière noire. En vérité, cela démontre simplement que la matière noire et les galaxies peuvent être séparées, ce qui pourrait signifier que la matière noire est liée à la matière ordinaire par aucune force autre que la gravité. En tant que tel, il pourrait réellement aider les scientifiques à affiner leurs théories sur la matière noire et son rôle dans la formation et l'évolution des galaxies.
Dans l'intervalle, les chercheurs ont déjà quelques idées sur la raison pour laquelle la matière noire manque dans NGC 1052-DF2. D'une part, cela aurait pu être le résultat d'un événement cataclysmique, où la naissance d'une multitude d'étoiles massives a balayé tout le gaz et la matière noire. D'un autre côté, la croissance de la galaxie elliptique massive voisine (NGC 1052) il y a des milliards d'années aurait pu jouer un rôle dans cette carence.
Cependant, ces théories n'expliquent pas comment la galaxie s'est formée. Pour y remédier, l'équipe analyse les images que Hubble a prises de 23 autres galaxies ultra-diffuses pour des galaxies plus déficientes en matière noire. Déjà, ils en ont trouvé trois qui semblent être similaires à NGC 1052-DF2, ce qui pourrait indiquer que les galaxies déficientes en matière noire pourraient être un phénomène relativement courant.
Si ces dernières découvertes démontrent quelque chose, c'est que l'Univers est comme un oignon. Juste au moment où vous pensez l'avoir compris, vous retrouvez une couche supplémentaire et trouvez un tout nouvel ensemble de mystères. Ils démontrent également qu’après 28 ans de bons et loyaux services, Le télescope spatial Hubble est toujours capable de nous apprendre de nouvelles choses. Heureusement aussi, car le lancement de son successeur a été reporté jusqu'en 2020!
