Les galaxies sans matière noire déroutent les astronomes

Les astronomes pensent que les galaxies ne peuvent pas se former sans la gravité de la matière noire. Ainsi, un chemin galactique dépourvu de cette substance mystérieuse, sans raison apparente, serait une excellente trouvaille. Dans un article publié dans tempérer la nature le 18 mai¹Maintenant, les astronomes disent qu’ils ont peut-être remarqué un tel système – une série de 11 galaxies ne contenant pas de matière noire, et qui auraient toutes pu se former dans la même collision ancienne. Mais nombre de leurs pairs ne sont pas convaincus que cette affirmation soit bien plus qu’une hypothèse.

Ce type de système peut être utilisé pour en savoir plus sur la formation des galaxies et sur la nature de la matière noire elle-même. « Si cela s’avère vrai, cela pourrait certainement être excitant pour la formation des galaxies », déclare Chervin Laporte, astronome à l’Université de Barcelone en Espagne :

La découverte était centrée sur deux galaxies décrites par Peter van Dokkum de l’Université de Yale à New Haven, Connecticut, et ses co-auteurs en 2018 et 2019. Leurs étoiles se déplaçaient si lentement que les nuages ​​de matière noire n’étaient pas nécessaires pour expliquer leurs orbites, donc le L’équipe a conclu que les galaxies ne contiennent pas de matière noire. . La découverte était controversée car les galaxies, appelées DF2 et DF4, semblaient stables et différentes des seules autres galaxies connues dépourvues de matière noire, qui sont nouvelles et éphémères, créées dans les bras de grandes galaxies dépourvues de matière noire. par un voisin. Comment DF2 et DF4 ont été formés est un mystère.

Sentier révélateur

Dans le dernier article de recherche, l’équipe de van Dokkum relie non seulement les deux galaxies inhabituelles, mais affirme également que leurs propriétés sont cohérentes avec leur formation lors d’une collision à grande vitesse, il y a huit milliards d’années, qui a également entraîné davantage de ces structures. « Cette explication unique explique beaucoup de choses étranges sur ces galaxies », dit van Dokkum.

L’équipe a emprunté son scénario à des simulations créées à l’origine pour expliquer les caractéristiques uniques des collisions à grande échelle entre amas de galaxies. Les chercheurs suggèrent que lorsque deux galaxies ancestrales entreraient en collision frontale, leur matière noire et leurs étoiles auraient navigué l’une sur l’autre. La matière noire n’interagirait pas et les étoiles étaient trop éloignées pour entrer en collision. Mais à mesure que la matière noire et les étoiles accéléraient, le gaz dans l’espace interstellaire des deux galaxies entrerait en collision, rétrécirait et ralentirait, laissant derrière lui une traînée de matière qui formerait plus tard de nouvelles galaxies sans matière noire.

Ensuite, les chercheurs ont recherché de telles galaxies dans la ligne entre DF2 et DF4. Ils ont identifié trois à sept nouveaux candidats pour les galaxies dépourvues de matière noire, ainsi que d’étranges galaxies faibles aux deux extrémités, qui pourraient être la matière noire et les étoiles restantes des galaxies ancestrales. « Il a regardé en face dès que j’ai su quoi chercher », a déclaré van Dokkum.

Si cette image s’avère correcte, elle pourrait aider les astronomes à comprendre le comportement de la matière noire et à en savoir plus sur les conditions dans lesquelles les galaxies peuvent se former. Une telle collision galactique pourrait également être utilisée comme un « nouveau laboratoire » pour comprendre si la matière noire interagit avec elle-même, explique Ju Ojia, astronome à l’Université du Zhejiang à Hangzhou, en Chine.

questions ouvertes

Bien que plausible, dit Priamvada Natarajan, un astrophysicien à l’Université de Yale qui n’est pas membre de l’équipe de van Dokkum, le modèle de van Dokkum ne décrit qu’une des nombreuses façons dont ces galaxies auraient pu être. Mais elle dit que c’est intéressant et, plus important encore, que cela fait des prédictions vérifiables.

Les mesures des distances et des vitesses exactes des galaxies candidates pourraient prouver qu’elles font partie de la même chaîne plutôt qu’une simple coïncidence le long de la même ligne de visée, explique Michelle Collins, astronome à l’Université du Surrey à Guilford, au Royaume-Uni. « Pour moi, qu’il s’agisse ou non d’une vraie ligne est une grande question ouverte. »

Les astronomes doivent également mesurer les masses des galaxies fantômes aux extrémités de la ligne – d’éventuelles galaxies prédécesseurs – pour tester si elles contiennent autant de matière noire que le modèle le prédit, ajoute Laporte.

D’autres se demandent si une explication étrange est nécessaire. Ignacio Trujillo, astronome à l’Institut d’astrophysique des îles Canaries à La Laguna, en Espagne, dirige une équipe qui suggère que DF2 et DF4 sont plus proches de la Terre que ne le suggèrent les mesures de van Dokkum, et contiennent donc plus de matière noire qu’initialement apparent.

Les astronomes ont également besoin de voir des simulations fiables qui montrent que le scénario décrit par l’équipe Van Dokkum est plausible, déclare Myria Montes, astronome au Space Telescope Science Institute de Baltimore, Maryland. « Actuellement, il y a beaucoup d’hypothèses, mais ces hypothèses ne sont étayées par aucune simulation », dit-elle.