Découverte d’une galaxie inexplicablement dépourvue de matière noire

Une équipe internationale d’astronomes s’est penchée sur AGC 114905, une lointaine galaxie située dans la constellation des Poissons, et a constaté que celle-ci ne présentait aucune trace de matière noire.

Une absence remarquée

L’idée dominante est que toutes les galaxies ne peuvent exister que si elles sont maintenues ensemble par la matière noire, mais de récentes recherches à paraître dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society suggèrent qu’AGC 114905, une galaxie naine ultra-diffuse située à environ 248 millions d’années-lumière de la Terre, en serait étrangement dépourvue. Le terme « naine » fait ici référence à sa faible luminosité : bien que sa taille soit similaire à la Voie lactée, AGC 114905 contient environ mille fois moins d’étoiles.

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« Lorsque nous avons découvert six galaxies avec peu ou pas de matière noire, on nous a invité à réaliser de nouvelles mesures », explique le Dr Pavel Mancera Piña, astronome à l’université de Groningue. « Cependant, après quarante heures d’observations détaillées, les preuves d’une galaxie sans matière noire n’ont fait que se renforcer. »

Les chercheurs ont collecté des données sur la rotation de l’hydrogène dans AGC 114905 entre juillet et octobre 2020 à l’aide du radiotélescope Karl G. Jansky Very Large Array. Un graphique montrant la distance séparant le gaz du centre de la galaxie sur l’axe horizontal et la vitesse de rotation du gaz sur l’axe vertical (une méthode couramment utilisée pour révéler la présence de matière noire) a ensuite été réalisé. Ce dernier a montré que les mouvements du gaz au sein d’AGC 114905 pouvaient être complètement expliqués par la matière ordinaire.

« C’est, bien sûr, ce que nous pensions et espérions, car cela confirmait nos précédentes mesures », explique Piña. « Selon le modèle dominant, il devrait y avoir de la matière noire dans AGC 114905, mais nos observations suggèrent le contraire. En fait, la différence entre la théorie et l’observation ne fait que s’accroître. »

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Plusieurs scénarios envisagés

Si différents scénarios pourraient expliquer de telles observations, aucun ne se révèle particulièrement convaincant selon les auteurs de l’étude.

« AGC 114905 pourrait avoir été dépouillée de matière noire par de grandes galaxies proches, mais il se trouve qu’il n’y en pas dans cette région du cosmos », détaillent les scientifiques. « Et dans le cadre le plus réputé de la formation des galaxies, le modèle dit de matière noire froide, il faudrait introduire des valeurs de paramètres extrêmes, bien au-delà de la fourchette habituelle. »

« Lorsque nous avons utilisé la dynamique newtonienne modifiée [une théorie alternative à celle de la matière noire froide], nous n’avons pas non plus pu reproduire les mouvements de gaz au sein de la galaxie », poursuivent-ils.

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L’hypothèse à même de modifier leurs conclusions se résume à l’angle selon lequel ils pensent observer la galaxie, qui devrait toutefois s’écarter très largement de leur estimation pour permettre d’envisager à nouveau la présence de matière noire au sein d’AGC 114905.