Les scientifiques ont observé cette galaxie fantomatique pendant 40 heures et n’ont trouvé aucune matière noire

Une nouvelle découverte a approfondi le mystère des galaxies sans elles matière noire.

Dans une galaxie appelée AGC 114905, à 250 millions d’années-lumière, les astronomes n’ont pu trouver aucune trace des objets mystérieux, même après 40 heures d’observation détaillée et d’analyse ultérieure.

Le résultat sera publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society Disponible sur serveur prépresse arXiv, renforce le cas des galaxies qui manquent mystérieusement de matière noire, même si elle est vitale pour nos modèles d’évolution galactique.

« C’est bien sûr ce que nous pensions et espérions car cela confirme nos mesures précédentes », L’astronome Pavel Mancera Peña a déclaré : de l’Université de Groningen et Astron aux Pays-Bas.

« 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 a pas de matière noire. En fait, la différence entre la théorie et l’observation s’agrandit. »

La matière noire est l’un des plus grands mystères de l’univers. Nous ne savons pas ce que c’est parce que nous ne pouvons pas le détecter directement, mais nous savons qu’il existe une certaine masse qui provoque une série d’effets dans l’univers qui ne peuvent pas être expliqués par la matière naturelle seule.

Les étoiles, par exemple, orbitent autour de leurs galaxies à une vitesse plus rapide que ne peut l’expliquer le champ gravitationnel de la matière ordinaire. La façon dont la trajectoire de la lumière se courbe lorsqu’elle traverse les immenses champs gravitationnels de l’espace intergalactique en est une autre.

Les astronomes pensent que la matière noire aide les galaxies à se former. Il existe un réseau de matière noire invisible qui s’étend à travers l’univers, et la gravité qu’il génère aide la matière ordinaire à se rassembler en galaxies. Et selon nos modèles, la matière noire aide également ces galaxies à rester ensemble – une sorte de facteur de lien cosmique.

Mais les astronomes ont trouvé des indices de galaxies sans matière noire ces dernières années, contrairement à notre croyance en l’existence de l’univers. Ainsi, lorsque Mancera Peña et ses collègues ont trouvé six galaxies apparemment sans matière noire, comme décrit dans un papier 2019Ils ont décidé de regarder de plus près.

AGC 114905 est ce que nous appelons une galaxie naine très diffuse. C’est la taille de la Voie lactée, mais beaucoup moins lumineuse, et contient beaucoup moins d’étoiles – environ mille fois moins. Comme elles ont très peu de matière naturelle, on pense que ces galaxies doivent être maintenues ensemble par la matière noire.

Les chercheurs ont donc examiné de plus près l’AGC 114905 à l’aide du Very Large Array de la NRAO au Nouveau-Mexique et ont obtenu un total de 40 heures de données d’observation avec une résolution spatiale beaucoup plus élevée. Ensuite, ils ont soigneusement tracé la courbe de rotation galactique – la vitesse orbitale des objets à AGC 114905, tracée en fonction de leur distance par rapport au centre galactique.

C’est l’une des manières les plus courantes de calculer la quantité de matière noire dans une galaxie : les objets sur une orbite très rapide peuvent être expliqués en ajoutant de la matière noire, et la quantité de matière noire affecte la vitesse orbitale supplémentaire.

Mais la courbe de spin d’AGC 114905 ne nécessite pas la présence de matière noire. Cela peut s’expliquer simplement par la quantité de matière ordinaire seule. Cela signifie que la quantité de matière noire dans la galaxie semble être négligeable.

Cela pose un problème difficile car aucune des explications du manque de matière noire ne semble appropriée. Une explication, par exemple, est de savoir si une galaxie massive voisine a dépouillé AGC 114905 de sa matière noire, comme cela apparaît dans le cas d’une autre galaxie diffuse découverte ne contenant pas de matière noire, DF4.

« Mais il n’y a rien, » Mancera Peña a dit :. « Et dans le cadre de la formation galactique la plus connue, le modèle dit de matière noire froide, nous devrons introduire des valeurs variables extrêmes au-delà de la plage habituelle. Aussi, avec la dynamique newtonienne modifiée, une théorie alternative de la matière noire froide , nous ne pouvons pas reproduire les mouvements du gaz dans la galaxie. »

Dans le cas d’autres galaxies contenant des quantités anormales de matière noire, nous pourrions simplement avoir mal calculé les distances. Les chercheurs ont déclaré que la distance jusqu’à AGC 114905 est bien limitée.

Les chercheurs admettent qu’il est possible que l’angle d’observation estimé soit erroné ; Cela pourrait expliquer le manque apparent de matière noire. Mais ils ont dit, mais cela devrait être arrêté par une très grande marge.

De plus, les six galaxies de leurs études initiales ont montré un comportement similaire, sur une gamme d’inclinaisons différentes. Cela, ont-ils dit, indique que le comportement n’est pas le résultat d’une erreur systématique. Ils effectuent actuellement un suivi détaillé d’une deuxième galaxie en super expansion pour tenter d’atteindre son fond.

Si elles sont confirmées, leurs découvertes pourraient avoir des implications très intéressantes pour notre compréhension de l’évolution galactique.

« Nous avons consolidé et illustré les découvertes précédentes sur la nature et la dynamique étonnantes des galaxies ultra-diffuses et riches en gaz. Cependant, leur origine et leurs trajectoires évolutives exactes restent en grande partie un mystère », Les chercheurs ont écrit dans leur article.

Les travaux en cours ont également montré que les galaxies ultra-diffuses riches en gaz sont un groupe prometteur pour l’étude de la matière noire, car elles peuvent fournir des indices révélateurs pour comprendre sa nature.

La recherche est programmée pour apparaître dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society et disponible en arXiv.