Au sein de la Voie lactée, diverses galaxies satellites parsèment l’espace, parmi lesquelles les célèbres Grand et Petit Nuages de Magellan, visibles à l’œil nu depuis l’hémisphère sud. Récemment, des astronomes ont repéré une nouvelle galaxie satellite, la plus petite et la plus obscure jamais identifiée. Cette découverte permet d’émettre l’hypothèse selon laquelle il pourrait s’agir de l’une des galaxies les plus largement imprégnées de matière noire jamais observées.
Un satellite obscur : UMa3/U1
Située dans la constellation de la Grande Ourse, à environ 30 000 années-lumière du Soleil, UMa3/U1 est une galaxie d’une discrétion extraordinaire. À cause de sa luminosité extrêmement faible, de sa petite taille et de son nombre restreint d’étoiles, elle a longtemps échappé à la détection, malgré sa proximité relative. Les galaxies typiques, même les plus petites, comptent en effet des centaines de millions à des milliards d’étoiles, tandis qu’UMa3/U1 n’en comporte qu’une soixantaine. En fait, il existe des amas d’étoiles dans notre propre galaxie qui renferment plus d’étoiles que cette galaxie naine.
Les galaxies traditionnelles ont également des diamètres beaucoup plus grands, allant de milliers à des centaines de milliers d’années-lumière. En comparaison, la taille modeste de UMa3/U1, qui mesure seulement dix années-lumière de diamètre, est plus caractéristique des amas ouverts, qui sont des regroupements d’étoiles moins liées gravitationnellement que celles constituant une galaxie. Ainsi, bien que UMa3/U1 soit techniquement classée comme une galaxie en raison de sa structure et de sa formation, ses caractéristiques la rendent unique parmi les galaxies connues.
La découverte de UMa3/U1 a été rendue possible grâce à une combinaison d’observations effectuées par le télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) et le télescope Pan-STARRS à Hawaï, suivies d’une étude plus détaillée avec le spectrographe multi-objets à imagerie profonde (DEIMOS) de l’observatoire Keck. Ces observations ont confirmé que les étoiles de UMa3/U1 sont gravitationnellement liées, ce qui écarte ainsi l’hypothèse d’un simple regroupement d’étoiles aléatoire.
Un objet dominé par la matière noire
Bien que son nombre d’étoiles soit infime, UMa3/U1 intrigue les astronomes en raison de sa composition inhabituelle. Avec une masse équivalente à seulement seize fois celle du Soleil, cette galaxie est en effet bien en deçà des standards galactiques. Cependant, sa faible masse stellaire est contrebalancée par la présence probable de matière noire.
Selon la théorie cosmologique Lambda Cold Dark Matter (CDM), les galaxies naines comme UMa3/U1 sont entourées de vastes halos de matière noire, ce qui contribue à maintenir leur intégrité malgré leur faible masse stellaire. Notez que contrairement à la matière ordinaire, la matière noire n’interagit pas avec la lumière et ne peut donc pas être directement observée. Cependant, ses effets gravitationnels sont perceptibles sur la trajectoire des étoiles et des autres objets célestes.
Dans le cas de UMa3/U1, la présence de matière noire serait essentielle pour expliquer sa survie en tant qu’entité galactique distincte. Bien que sa masse stellaire soit relativement faible, les observations indiquent en effet que les étoiles de cette galaxie se déplacent ensemble de manière cohérente, ce qui suggère une cohésion gravitationnelle. Or, cette cohésion serait difficile à expliquer sans l’influence significative de la matière noire, qui contribue à maintenir les étoiles liées au sein de la galaxie malgré les forces de marée exercées par la Voie lactée environnante.
Ainsi, bien que UMa3/U1 puisse sembler insignifiante en termes de masse stellaire, cette galaxie fournit un laboratoire naturel pour sonder les interactions entre la matière ordinaire et la matière noire, éclairant ainsi notre compréhension de la structure à grande échelle de l’Univers.
Quelles perspectives pour cette galaxie ?
Malgré les nombreuses questions soulevées par UMa3/U1, une chose est claire : cette découverte ouvre de nouvelles voies de recherche et de réflexion pour les astronomes du monde entier. Les observations futures, notamment avec le télescope Keck, pourraient fournir des indices supplémentaires sur la véritable nature de cette énigmatique galaxie.
Qu’elle soit le vestige d’un système stellaire mourant ou le joyau caché d’une nouvelle classe de galaxies, UMa3/U1 continue de fasciner et d’intriguer les esprits curieux de l’astronomie.
Les détails de l’étude sont publiés dans The Astrophysical Journal.
