Le mystère de la matière noire manquante de la galaxie est résolu. (Et cela implique un voleur.)

Une petite galaxie mystérieuse distante de 44 millions d’années-lumière dévoile enfin ses secrets. Révélée l’année dernière pour avoir une quantité incroyablement faible de matière noire, la galaxie NGC 1052-DF4 a posé un défi de taille à nos modèles de formation de galaxies.

Ces modèles vivent encore un autre jour. Selon de nouvelles recherches, NGC 1052-DF4 manque en effet de matière noire – mais uniquement parce qu’une autre galaxie voisine l’a entaillée.

« La matière noire n’est pas là parce qu’elle a déjà été éliminée », a déclaré l’astrophysicienne Mireia Montes de l’Université de New South Wales en Australie et du Space Telescope Science Institute.

« Nous avons découvert que l’attraction gravitationnelle de la galaxie massive voisine NGC1035 enlève ses étoiles – et sa matière noire. »

La découverte de NGC 1052-DF4 (ou DF4 en abrégé) a été annoncée l’année dernière, et ce fut immédiatement un dilly d’un cornichon astronomique. C’était la deuxième galaxie de ce type – une galaxie faible et ultra-diffuse, ou UDF – à être trouvée sérieusement appauvrie en matière noire. Le premier était NGC 1052-DF2 (DF2), et DF4 représentait une confirmation que des galaxies avec une matière noire insuffisante pouvaient exister.

Le problème était que, selon nos modèles actuels, la matière noire est nécessaire pour que les galaxies se forment en premier lieu.

Nous ne savons pas ce qu’est la matière noire, et nous ne pouvons pas la détecter directement, mais nous savons que la plupart des galaxies ont beaucoup plus de gravité que leur matière détectable normale ne pourrait en créer. Il y a une masse cachée dans l’Univers qui crée cette attraction supplémentaire, et sans elle, selon notre compréhension de la formation des galaxies, il n’y aurait pas assez de gravité pour que la matière s’effondre pour former des bébés galaxies.

La question semblait se rapprocher d’une résolution lorsqu’une équipe d’astrophysiciens a découvert que DF2 était en fait beaucoup plus proche de nous qu’on ne le pensait. Cela signifiait qu’il avait beaucoup moins de masse que les calculs initiaux le suggéraient et que la proportion de matière normale était beaucoup plus faible. Une fois les calculs basés sur la distance révisée terminés, DF2 avait une quantité assez normale de matière noire.

Ensuite, ils ont concentré leur attention sur DF4. Cela aussi semblait être beaucoup plus proche… mais quelque chose n’allait toujours pas. Les vitesses des amas d’étoiles à l’intérieur de la galaxie suggéraient toujours qu’il y avait beaucoup moins de matière noire qu’il n’aurait dû y en avoir.

La faible galaxie est très difficile à voir, alors Montes et ses collègues ont réservé du temps sur certains des télescopes les plus puissants du monde pour voir s’ils pouvaient comprendre pourquoi.

En utilisant le télescope IAC80, le Gran Telescopio Canarias et le télescope spatial Hubble, ils ont détecté des étoiles en train d’être retirées de DF4, ce qui correspond à une interaction avec la galaxie spirale beaucoup plus grande NGC 1035. Ce processus, par lequel un corps plus grand « perturbe » gravitationnellement un plus petit, est connu sous le nom de perturbation des marées.

« Les premiers articles ont montré que la galaxie avait une forme symétrique très » détendue « , suggérant qu’aucune force extérieure ne la perturbait », a déclaré Montes.

« Mais nos images profondes montrent que cette galaxie est en fait affectée par sa galaxie voisine – elle est juste prise au début de l’interaction. La partie intérieure de la galaxie garde sa forme, mais les parties extérieures plus pâles sont là où vous les voyez. ‘queues de marée’: des étoiles qui ont déjà été séparées de la galaxie. « 

Comme la matière noire entoure les galaxies dans un grand halo, ce décapage de marée éliminerait la majeure partie de la matière noire de la petite galaxie avant d’affecter les étoiles, a noté Montes. Les étoiles ne commencent à être dépouillées que lorsque la teneur en matière noire tombe en dessous de 10 à 15% de la masse totale de la galaxie.

Cela correspond aux observations de l’équipe. Les UDF ont tendance à contenir une proportion élevée de matière noire – environ 99% de la masse totale de la galaxie. Dans le cas du DF4, l’équipe a estimé que la matière noire ne représentait qu’un pour cent de la masse totale.

Parce que la matière noire est fondamentalement la colle gravitationnelle qui maintient les galaxies ensemble, cela signifie également que le temps de DF4 dans cet univers est limité.

« Avec le temps », a déclaré l’astrophysicien Ignacio Trujillo de l’Instituto de Astrofísica de Canarias, « NGC1052-DF4 sera cannibalisé par le grand système autour de NGC1035, avec au moins certaines de leurs étoiles flottant librement dans l’espace lointain. »

Mais au moins, nous n’avons pas à revenir à la planche à dessin sur la formation des galaxies.

La recherche a été publiée dans Le journal astrophysique.

Cet article a été initialement publié par ScienceAlerte. Lire l’article original ici.