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On a découvert une étrange galaxie dépourvue de matière noire

En 2019, Pavel Mancera Piña et ses collègues de l’Université de Groningue aux Pays-Bas avaient identifié six étonnantes galaxies, toutes a priori dépourvues de matière noire. Pourtant, en théorie, la Voie lactée dispose de cette forme en spirale grâce à cette même matière, qui retient toutes les étoiles ensemble. Après trois années passées à l’étudier, il semblerait que l’une d’entre-elles, la galaxie AGC 114905, soit bel et bien dépourvue de matière noire…

Galaxies
Galaxies © Image d’illustration Unsplash

En se basant sur des décennies d’observations au télescope et des milliers de simulations informatiques, les scientifiques considèrent désormais la matière noire comme le squelette caché du cosmos. Pourtant, il y a trois ans, des astronomes ont repéré six galaxies mystérieusement diffuses, ressemblant à d’immenses tentacules d’étoiles et de gaz. Et contrairement à presque toutes les autres galaxies jamais observées — y compris notre propre Voie lactée — elles ne semblaient pas être entourées d’énormes masses de matière noire.

L’équipe aura finalement décidé de zoomer sur l’une d’entre elles, la galaxie AGC 114905, avec l’aide du Very Large Array, un réseau de 27 antennes paraboliques mobiles de 25 mètres de diamètre chacune, situé au Nouveau-Mexique. Trois ans et près de 40 heures de données récoltées plus tard, les astronomes sont formels : la quantité de matière noire repérée dans cette galaxie est largement inférieure à celle que l’on peut trouver ailleurs.

Des galaxies ultra-diffuses qui, sauf erreur mathématique, seraient presque dénuées de matière noire

Désormais nommées « galaxies ultra-diffuses », ces astres affichent des valeurs à la fois aberrantes et extrêmes : en termes de masse, elles sont minuscules, mais elles s’étendent sur de vastes distances. Certaines sont aussi grandes que la Voie lactée, mais disposent de très peu d’étoiles en leur sein. Elles sont également très transparentes et donc, plus difficiles à détecter.

« Nous avons rapidement examiné nos simulations et nous n’avons rien qui ressemble à cette galaxie », indique Laura Sales, astrophysicienne à l’Université de Californie. Pour tenter de résoudre cette énigme, l’équipe d’astronomes évoque la théorie de la dynamique newtonienne modifiée, une alternative au concept de matière noire dont l’existence n’a toujours pas pu être mise en évidence.

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Dans les grandes lignes, cette théorie émet l’hypothèse que la physique gravitationnelle standard, qui explique avec précision les mouvements d’objets avec des accélérations gravitationnelles élevées (comme les planètes de notre système solaire) pourrait ne pas s’appliquer de la même manière aux étoiles en orbite lente aux abords d’un disque de galaxie. Les vitesses attendues des étoiles et la vitesse à laquelle elles semblent se déplacer pourrait ainsi ne pas indiquer une masse manquante, mais plutôt une erreur mathématique.

À ce jour, ces galaxies restent donc énigmatiques pour la communauté scientifique. Mais AGC 114905 n’est toutefois pas la seule exception à la règle, puisqu’en 2016, un groupe d’astronomes avait repéré 16 galaxies très diffuses, dont NGC 1052-DF2, qui semblaient également contenir peu ou pas de matière noire. L’équipe indique qu’elle continuera d’examiner ces astres étonnants dans les années à venir, y compris avec l’aide du télescope spatial James Webb, récemment lancé.

Source : Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Oxford Academic)