Dix-neuf galaxies naines nouvellement découvertes semblent manquer de leur matière noire, et les physiciens ne savent pas pourquoi.
La découverte augmente considérablement le nombre de galaxies qui semblent manquer de matière noire, la substance mystérieuse et invisible qui exerce une attraction gravitationnelle, mais n'émet aucune lumière. On pense que la matière noire est un ingrédient clé de la formation des galaxies, sa gravité rassemblant des atomes de gaz pour former des galaxies. Nous pouvons dire que la matière noire est présente dans une galaxie parce qu'elle fait tourbillonner la matière dans cette galaxie plus rapidement qu'elle ne le ferait si la matière que nous voyons constituait la masse entière de la galaxie. Ce tourbillon plus rapide est apparu dans chaque galaxie qui pourrait être mesuré avec précision. Récemment, cependant, des chercheurs ont découvert que certaines petites galaxies, dont ces 19 maintenant, se comportent comme si elles étaient dominées par des baryons - les particules qui composent la matière ordinaire. Les preuves de leurs halos invisibles de matière noire manquent.
Kyle Oman, astrophysicien à l'Université de Durham au Royaume-Uni, qui n'a pas participé à cette découverte, a déclaré que ces galaxies constituaient la plus longue liste d'objets apparemment exempts de matière noire encore signalée. Mais ce ne sont pas les premiers.
La découverte la plus largement rapportée d'une galaxie qui semblait manquer de matière noire est survenue en mars 2018. Une équipe d'astrophysiciens dirigée par Pieter van Dokkum, astrophysicien à l'Université de Yale, a montré que la vitesse moyenne des amas globulaires dans la galaxie NGC 1052-DF2 correspondait un modèle de galaxie uniquement baryonique, bien que beaucoup remettent en question la validité du résultat, comme l'a rapporté Live Science.
Le plus récent article, publié le 25 novembre dans la revue Nature Astronomy, a identifié les 19 galaxies sans matière noire en utilisant la même méthode.
"Ces courbes de rotation H1 sont plus précises" que la méthode utilisée par l'équipe de van Dokkum, a déclaré Till Sawala, astrophysicien à l'Université d'Helsinki. Cependant, a-t-il dit, il reste des "incertitudes systématiques" dans les mesures qui doivent encore être résolues.
Par exemple, si l'angle de la galaxie hôte par rapport à la Terre est mal mesuré, cela peut gâcher les calculs, a déclaré Oman. Et des événements comme les supernovas peuvent accélérer le gaz dans une galaxie normale, créant des courbes de rotation qui ressemblent à la Terre aux galaxies de ce nouveau document, a déclaré Sawala. Dans tous les cas, des travaux de suivi supplémentaires sont nécessaires pour confirmer l'allégation sans matière noire, ont déclaré tous les experts (y compris les auteurs de l'étude).
S'il s'avère que certaines galaxies n'ont pas la quantité normale de matière noire, cependant, c'est un problème pour les théories actuelles sur la formation de l'univers.
Les physiciens expliquent comment l'univers s'est formé et se comporte à l'aide d'un modèle connu sous le nom de matière sombre froide Lambda (ΛCDM). Il décrit trois caractéristiques clés de l'univers: la constante cosmologique (Λ), la matière noire et l'énergie noire.
ΛCDM explique la formation des galaxies, a déclaré Sawala, et il ne peut pas facilement expliquer comment ces galaxies particulières auraient pu se former sans matière noire.
Certains des exemples qui se sont présentés, a expliqué Oman, pourraient être expliqués par le ΛCDM. Par exemple, les galaxies naines au milieu d'amas de galaxies denses ont de nombreuses autres sources de gravité autour pour retirer leur matière noire. Mais dans cet article, a déclaré Oman, certaines des galaxies sans matière noire sont solitaires, loin de toute autre source de gravité.
"C'est un défi", a déclaré Oman.
Certains chercheurs ont présenté les preuves de galaxies sans matière noire comme le coup de grâce dans une bataille entre ΛCDM et un autre ensemble de théories connues sous le nom de Modified Newtonian Dynamics (MOND). Les théories de MOND rejettent la matière noire en faveur de modifications à la physique de la gravité. Puisque la gravité devrait agir partout dans l'univers, MOND prédirait que ce que nous appelons la matière noire devrait également être partout, y compris dans chaque galaxie. Mais si ces galaxies violent MOND, elles violent également le ΛCDM, donc ce n'est pas vraiment un coup de poing pour MOND, a déclaré Sawala.
Les physiciens ont déclaré que la seule façon de comprendre ce qui se passait était d'étudier ces galaxies de manière beaucoup plus détaillée à l'aide de différents outils et de confirmer que ce qui semble se produire là-bas se produit réellement.
