Espace

NGC1052-DF2, la galaxie sans matière noire (ou presque)

Si la découverte de cette galaxie sans matière noire était confirmée, ce serait une preuve essentielle de l'existence même de la matière noire.

De Nadia Drake
Les galaxies parsèment le cosmos dans cette image prise par le télescope spatial Hubble. Un examen plus approfondi d'une galaxie à 65 millions d'années-lumière de notre planète suggère qu'il lui manque un élément fondamental de la recette galactique habituelle : la substance mystérieuse connue sous le nom de matière noire.

Une galaxie singulière très lointaine ne cesse de surprendre les astronomes, non pas à cause de ce qu'elle contient, mais de ce qui lui fait défaut.

 

DE QUOI S'AGIT-IL ?

Située à environ 65 millions d'années-lumière de notre planète, la galaxie NGC1052-DF2, faisant l'équivalent de deux centièmes de la masse de notre Voie Lactée, est pâle et diffuse.

Normalement, toute la masse d'une galaxie n'est pas visible. En plus d'un mélange d'étoiles, de planètes et de lamantins ordinaires, on s'attend à ce que les galaxies contiennent de la matière noire, une substance invisible qui constitue la majeure partie de l'univers. Bien que nous ne puissions pas l'observer directement, nous savons que la matière noire est présente parce que nous pouvons voir comment sa gravité affecte la matière ordinaire.

Si l'on se reporte aux observations d'autres galaxies, une galaxie isolée comme NGC1052-DF2 devrait présenter environ 100 fois plus de matière noire que de matière ordinaire. Mais celle-ci semble n'avoir presque aucune matière noire, selon des données scientifiques publiées hier dans la revue Nature.

COMMENT LES SCIENTIFIQUES SONT-ILS PARVENUS À CETTE CONCLUSION ?

En utilisant un groupe de lentilles optiques appelées Dragonfly Telephoto Array, une équipe dirigée par Pieter van Dokkum de l'Université de Yale a examiné de très près NGC1052-DF2. En suivant le mouvement de 10 amas d'étoiles, l'équipe a pu déterminer la quantité de masse qui se trouvait dans la galaxie. Et étonnamment, elle est à peu près la même que celle d'une étoile isolée.

« Nous pensions vraiment que la matière noire était un composant essentiel de toutes les galaxies », indique van Dokkum, notant que l'équipe a trouvé plusieurs autres galaxies tout aussi curieuses à observer.

 

POURQUOI CETTE OBSERVATION EST-ELLE SI IMPORTANTE ?

Une exception ne remet pas pour autant en question toutes les théories physiques élaborées jusqu'alors. Mais découvrir une galaxie (quasi) dénuée de matière noire soulève un certain nombre de questions. Tout d'abord, cela remet en cause la manière dont nous imaginions la formation des galaxies.

« Selon les théories modernes sur la formation des galaxies, celles-ci se forment dans un halo de matière noire, » explique Risa Wechsler, de l'université de Stanford. « Il y a une relation assez étroite entre la quantité d'étoiles qui se sont formées et la quantité de matière noire, du moins au moment de la formation de la galaxie. »

En d'autres termes : pas de matière noire, pas de galaxie.

Van Dokkum et ses collègues décrivent plusieurs scénarios qui pourraient expliquer comment cette galaxie sans matière noire s'est formée et a évolué, mais aucun d'eux ne leur paraît vraiment plausible. Risa Wechsler est elle aussi assez perplexe et explique que si l'on pouvait effectivement prouver que les galaxies pouvaient se former sans matière noire, cela serait une révolution.

« Il me faudrait repenser complètement ma définition de ce qu'est une galaxie » dit-elle.

Paradoxalement, l'absence de matière noire dans ce conglomérat stellaire suggère également que la matière noire, de fait, existe.

Dans les théories proposant des alternatives à la matière noire, comme par exemple une autre compréhension de la gravité, quel que soit l'élément qui imite la signature de la matière noire, il ne peut être activé ou désactivé - il doit toujours être là. Pour van Dokkum, « en ne détectant pas de matière noire, nous prouvons qu'elle existe. »

 

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.

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