Art conceptuel de la matière noire.
Une équipe internationale d’astronomes dirigée par des chercheurs néerlandais n’a trouvé aucune trace de matière noire dans la galaxie AGC 114905, malgré des mesures détaillées sur une période de quarante heures avec des télescopes à la pointe de la technologie. Ils présenteront leurs conclusions dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
Lorsque Pavel Mancera Piña (Université de Groningue et ASTRON, Pays-Bas) et ses collègues ont découvert six galaxies avec peu ou pas de matière noire, on leur a dit « mesurez à nouveau, vous verrez qu’il y aura de la matière noire autour de votre galaxie ». Cependant, après quarante heures d’observations détaillées à l’aide du Very Large Array (VLA) au Nouveau-Mexique (États-Unis), les preuves d’une galaxie sans matière noire n’ont fait que se renforcer.
La galaxie en question, AGC 114905, se trouve à environ 250 millions d’années-lumière. Elle est classée comme une galaxie naine ultra-diffuse, le nom de « galaxie naine » faisant référence à sa luminosité et non à sa taille. La galaxie est à peu près de la taille de la nôtre voie Lactée mais contient mille fois moins d’étoiles. L’idée dominante est que toutes les galaxies, et certainement les galaxies naines ultra-diffuses, ne peuvent exister que si elles sont maintenues ensemble par la matière noire.
La galaxie AGC 114905. L’émission stellaire de la galaxie est représentée en bleu. Les nuages verts montrent l’hydrogène gazeux neutre. La galaxie ne semble pas contenir de matière noire, même après 40 heures de mesures détaillées avec des télescopes de pointe. Crédit : Javier Román & Pavel Mancera Piña
Les chercheurs ont collecté des données sur la rotation du gaz dans l’AGC 114905 pendant 40 heures entre juillet et octobre 2020 à l’aide du télescope VLA. Par la suite, ils ont fait un graphique montrant la distance du gaz du centre de la galaxie sur l’axe des x et la vitesse de rotation du gaz sur l’axe des y. C’est un moyen standard de révéler la présence de matière noire. Le graphique montre que les mouvements du gaz dans AGC 114905 peuvent être complètement expliqués par de la matière normale.
“C’est bien sûr ce que nous pensions et espérions car cela confirme nos mesures précédentes”, explique Pavel Mancera Piña. « Mais maintenant, le problème demeure que la théorie prédit qu’il doit y avoir de la matière noire dans AGC 114905, mais nos observations disent qu’il n’y en a pas. En fait, la différence entre la théorie et l’observation ne fait que s’agrandir. »
Dans leur publication scientifique, les chercheurs énumèrent une à une les explications possibles du manque de matière noire. Par exemple, AGC 114905 aurait pu être dépouillé de matière noire par de grandes galaxies proches. Mancera Piña : « Mais il n’y en a pas. Et dans le cadre de formation de galaxies le plus réputé, le modèle dit de matière noire froide, nous devrions introduire des valeurs de paramètres extrêmes qui sont bien au-delà de la plage habituelle. De plus, avec la dynamique newtonienne modifiée, une théorie alternative à la matière noire froide, nous ne pouvons pas reproduire les mouvements du gaz dans la galaxie. »
Selon les chercheurs, il existe une autre hypothèse qui pourrait modifier leurs conclusions. C’est l’angle estimé auquel ils pensent observer la galaxie. “Mais cet angle doit s’écarter beaucoup de notre estimation avant qu’il n’y ait à nouveau de la place pour la matière noire”, explique le co-auteur Tom Oosterloo (ASTRON).
Pendant ce temps, les chercheurs examinent en détail une deuxième galaxie naine ultra-diffuse. Si, à nouveau, vous n’observez aucune trace de matière noire dans cette galaxie, cela renforcera encore plus les arguments en faveur des galaxies pauvres en matière noire.
Les recherches de Mancera Piña et de ses collègues ne sont pas un cas isolé. Auparavant, par exemple, le Néerlandais américain Pieter van Dokkum (Université de Yale, États-Unis) a découvert un galaxie avec presque pas de matière noire. Les techniques et les mesures de Mancera Piña et de ses collègues sont plus robustes.
Référence : « Pas besoin de matière noire : cinématique résolue de la galaxie ultra-diffuse AGC 114905 » par Pavel E. Mancera Piña, Filippo Fraternali, Tom Oosterloo, Elizabeth AK Adams, Kyle A. Oman et Lukas Leisman, en attente, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
arXiv:2112.00017
