Découvrez la galaxie sans aucune trace de matière noire

L’art du concept de matière noire.

Une équipe internationale d’astronomes dirigée par des chercheurs néerlandais n’a trouvé aucune trace de matière noire dans la galaxie AGC 114905, malgré des mesures détaillées sur une période de quarante heures à l’aide des derniers télescopes. Ils présenteront leurs conclusions dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

Lorsque Pavel Mancera Piña (Université de Groningue et Astron, Pays-Bas) et ses collègues ont découvert Six galaxies avec peu ou pas de matière noire, on leur a dit « Mesurez à nouveau, vous verrez qu’il y aura de la matière noire autour de votre galaxie. » Cependant, après quarante heures d’observations détaillées à l’aide du Very Large Array (VLA) au Nouveau-Mexique (USA), les preuves de l’existence d’une galaxie dépourvue de matière noire sont devenues plus solides.

La galaxie en question, AGC 114905, se trouve à environ 250 millions d’années-lumière. Classée comme une galaxie naine très diffuse, le nom « galaxie naine » fait référence à sa luminosité plutôt qu’à sa taille. La taille de la galaxie est la taille de notre galaxie Voie Lactée Mais il contient mille fois moins d’étoiles. L’idée dominante est que toutes les galaxies, et certainement les galaxies naines très diffuses, ne peuvent exister que si elles sont maintenues ensemble par la matière noire.

Galaxie AGC 114905. Une émission stellaire de la galaxie est représentée en bleu. Les nuages ​​verts montrent de l’hydrogène gazeux neutre. La galaxie ne semble pas contenir de matière noire, même après 40 heures de mesures détaillées avec les derniers télescopes. Crédit : Javier Román & Pavel Mancera Piña

Les chercheurs ont collecté des données sur la rotation des gaz de l’AGC 114905 pendant 40 heures entre juillet et octobre 2020 à l’aide du télescope VLA. Ensuite, ils ont fait un graphique montrant la distance du gaz du centre de la galaxie sur l’axe des x et la vitesse de rotation du gaz sur l’axe des y. Il s’agit d’une méthode standard pour détecter la présence de matière noire. Le graphique montre que les mouvements du gaz d’AGC 114905 peuvent être complètement expliqués par la seule matière ordinaire.

« C’est bien sûr ce que nous pensions et espérions car cela confirme nos mesures précédentes », explique Pavel Mancera Piña. « Mais le problème maintenant est que la théorie prédit qu’il devrait y avoir de la matière noire dans AGC 114905, mais nos observations disent qu’il n’y en a pas. En fait, la différence entre la théorie et l’observation s’agrandit. »

Dans leurs publications scientifiques, les chercheurs énumèrent une à une les explications possibles du manque de matière noire. Par exemple, AGC 114905 aurait pu être dépouillé de matière noire par de grandes galaxies proches. Mancera Peña: « Mais il n’y a personne. Sous la formation galactique la plus célèbre, le modèle dit de matière noire froide, nous devrons introduire des valeurs de paramètres extrêmes bien au-delà de la plage habituelle. Également avec la dynamique newtonienne modifiée, une alternative théorie de la matière noire froide, nous ne pouvons pas recréer des mouvements de gaz produisant dans la galaxie.

Selon les chercheurs, il existe une autre hypothèse qui pourrait modifier leurs conclusions. C’est l’angle estimé sous lequel ils pensent observer la galaxie. « Mais cet angle doit s’écarter beaucoup de notre estimation avant qu’il y ait à nouveau de la place pour la matière noire », explique le co-auteur Tom Osterloe (Astron).

Pendant ce temps, les chercheurs examinent en détail une deuxième galaxie naine très diffuse. Si vous ne repérez plus jamais de trace de matière noire dans cette galaxie, l’état de la matière noire rendra les galaxies pauvres encore plus fortes.

Les recherches de Mancera Peña et de ses collègues n’étaient pas un cas isolé. Auparavant, par exemple, l’américano-néerlandais Peter van Dokkum (Université de Yale, États-Unis) Trouver un fichier Une galaxie presque sans matière noire. Les techniques et les mesures de Mancera Piña et de ses collègues sont plus robustes.

Référence : « Pas besoin de matière noire : la cinétique de résolution d’une galaxie à grande propagation AGC 114905 » Par Pavel E. Mancera Peña, Filippo Fraternali, Tom Osterlo, Elizabeth A. K. Adams, Kyle A. Amman et Lucas Lissman, en attente d’examen, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
arXiv : 2112.00017