Les mystères de la matière noire dévoilés par deux nouvelles galaxies

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Crédits : Allen Janusz/istock

Des astronomes ont récemment identifié deux nouvelles galaxies satellites de la Voie lactée, une découverte qui pourrait fournir des indices précieux sur la matière noire qui représente environ 85 % de la matière de l’Univers.

Comprendre la matière noire

La matière noire reste un mystère cosmologique, car elle n’interagit ni avec la lumière ni avec la matière ordinaire qui compose les étoiles, les planètes et les êtres vivants. Ses interactions potentielles avec ces éléments sont si faibles qu’elles passent inaperçues. Par conséquent, les scientifiques pensent qu’elle pourrait se composer de particules inconnues ou de minuscules trous noirs primordiaux, vestiges du Big Bang.

Cependant, la matière noire interagit avec la gravité en influençant le mouvement et la dynamique de la lumière et de la matière ordinaire. Cela permet aux scientifiques de déduire sa présence et de déterminer que les grandes galaxies sont entourées de vastes halos de matière noire. Ces halos, pense-t-on, s’étendent bien au-delà des disques galactiques et des halos de matière visible.

Le modèle standard de la cosmologie, connu sous le nom de modèle de matière froide lambda (ΛCDM), prédit que ces halos de matière noire ont joué un rôle crucial dans l’évolution des galaxies. Dans l’Univers primitif, ils formaient des puits gravitationnels dans lesquels le gaz et la poussière se rassemblaient pour former des étoiles et des galaxies. Finalement, ces halos se sont regroupés pour former de grandes galaxies comme la Voie lactée.

Le problème de comptage des galaxies naines

Le modèle ΛCDM suggère qu’il devrait y avoir des centaines de galaxies satellites autour des grandes galaxies. Par exemple, des simulations prédisent que notre voisine, la galaxie d’Andromède, devrait être entourée d’environ 500 galaxies satellites. Pourtant, les astronomes n’en ont observé que 39.

Pour la Voie lactée, certaines simulations basées sur le modèle standard de la cosmologie indiquent qu’elle devrait être entourée d’environ 220 galaxies naines. Pourtant, on en dénombre qu’une soixantaine évoluant à des distances maximales de 1,4 million d’années-lumière, dont les plus connues sont le Grand Nuage de Magellan (LMC) et le Petit Nuage de Magellan (SMC), d’où l’intérêt de cette découverte.

Remplacer le problème par un autre

Une équipe de chercheurs annonce en effet avoir identifié deux nouvelles galaxies satellites, nommées Sextans II et Virgo III, grâce au télescope Subaru, situé à Hawaï. La découverte de ces deux objets contribue donc à rééquilibrer un peu les comptes. Cependant, les résultats de ces découvertes pourraient en réalité poser un nouveau problème aux cosmologistes : le nombre total de galaxies naines pourrait être bien supérieur aux prévisions.

En effet, les observations de Subaru ne couvrent pas tout le ciel nocturne. En combinant la distribution des galaxies naines observées par ce télescope avec son empreinte dans le ciel, les chercheurs estiment alors qu’il pourrait y avoir jusqu’à 500 galaxies satellites autour de la Voie lactée, bien plus que les 220 prévues par les simulations initiales.

Autrement dit, cela pourrait signifier que les scientifiques ont remplacé le problème du manque de galaxies naines par un nouveau problème impliquant cette fois trop de galaxies naines.

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La galaxie naine Virgo III récemment découverte avec ses étoiles constitutives entourées de blanc. Crédits : NAOJ/Université Tohoku

Poursuivre les recherches

Pour vérifier cette hypothèse, les astronomes ont étudié la distribution des galaxies satellites autour de la galaxie du Sculpteur (NGC 253) récemment découverte par l’astronome amateur Giuseppe Donatiello. Ils ont alors trouvé que la répartition de ces galaxies satellites était inégale, ce qui suggère une « direction privilégiée ». Si une direction similaire existe autour de la Voie lactée et que le télescope Subaru pointe dans cette direction, cela pourrait ainsi gonfler les estimations basées sur les observations de Subaru.

L’équipe de chercheurs prévoit maintenant d’utiliser des télescopes plus puissants pour obtenir une vue plus complète du ciel nocturne de manière à pouvoir confirmer ou corriger les estimations actuelles du nombre de galaxies naines entourant la Voie lactée. L’observatoire Vera C. Rubin, situé au Chili, sera utilisé dès l’année prochaine à cette fin.

Les résultats de l’équipe ont été publiés le 8 juin dans les Publications de la Société astronomique du Japon.