De nouvelles données du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA fournissent des preuves supplémentaires de la perturbation des marées dans la galaxie NGC 1052-DF4. Ce résultat explique une découverte précédente selon laquelle cette galaxie manque la majeure partie de sa matière noire. En étudiant la distribution de la lumière et des amas globulaires de la galaxie, les astronomes ont conclu que les forces de gravité de la galaxie voisine NGC 1035 ont dépouillé la matière noire de NGC 1052-DF4 et déchirent maintenant la galaxie.

En 2018, une équipe internationale de chercheurs utilisant le télescope spatial NASA/ESA Hubble et plusieurs autres observatoires a découvert, pour la première fois, une galaxie dans notre voisinage cosmique qui manque la plupart de sa matière noire. Cette découverte de la galaxie NGC 1052-DF2 a été une surprise pour les astronomes, car il était entendu que la matière noire (DM) est un constituant clé des modèles actuels de formation et d'évolution des galaxies. En réalité, sans la présence de DM, le gaz primordial manquerait d'assez d'attraction gravitationnelle pour commencer à s'effondrer et à former de nouvelles galaxies. Un an plus tard, une autre galaxie qui manque de matière noire a été découverte, NGC 1052-DF4, ce qui a déclenché d'intenses débats parmi les astronomes sur la nature de ces objets.

Maintenant, de nouvelles données de Hubble ont été utilisées pour expliquer la raison de l'absence de matière noire dans NGC 1052-DF4, qui réside à 45 millions d'années-lumière. Mireia Montes de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie a dirigé une équipe internationale d'astronomes pour étudier la galaxie en utilisant l'imagerie optique profonde. Ils ont découvert que la matière noire manquante peut s'expliquer par les effets de la perturbation des marées. Les forces de gravité de la galaxie massive voisine NGC 1035 déchirent NGC 1052-DF4. Au cours de ce processus, la matière noire est enlevée, tandis que les étoiles ressentent les effets de l'interaction avec une autre galaxie à un stade ultérieur.

Jusqu'à maintenant, l'élimination de la matière noire de cette manière est restée cachée aux astronomes car elle ne peut être observée qu'à l'aide d'images extrêmement profondes pouvant révéler des caractéristiques extrêmement faibles. "Nous avons utilisé Hubble de deux manières pour découvrir que NGC 1052-DF4 est en train de vivre une interaction, " a expliqué Montes. " Cela inclut l'étude de la lumière de la galaxie et de la distribution des amas globulaires de la galaxie. "

Grâce à la haute résolution de Hubble, les astronomes ont pu identifier la population des amas globulaires de la galaxie. Le télescope Gran Telescopio Canarias (GTC) de 10,4 mètres et le télescope IAC80 aux Canaries, Espagne, ont également été utilisés pour compléter les observations de Hubble en étudiant davantage les données.

"Il ne suffit pas de passer beaucoup de temps à observer l'objet, mais un traitement soigneux des données est vital, " a expliqué le membre de l'équipe Raúl Infante-Sainz de l'Instituto de Astrofísica de Canarias en Espagne. " Il était donc important que nous n'utilisions pas un seul télescope/instrument, mais plusieurs (tant au sol que dans l'espace) pour mener cette recherche. Avec la haute résolution de Hubble, on peut identifier les amas globulaires, puis avec la photométrie GTC nous obtenons les propriétés physiques."

On pense que les amas globulaires se forment dans les épisodes de formation intense d'étoiles qui ont façonné les galaxies. Leurs tailles compactes et leur luminosité les rendent facilement observables et ce sont donc de bons traceurs des propriétés de leur galaxie hôte. De cette façon, en étudiant et caractérisant la distribution spatiale des amas dans NGC 1052-DF4, les astronomes peuvent développer un aperçu de l'état actuel de la galaxie elle-même. L'alignement de ces amas suggère qu'ils sont "dépouillés" de leur galaxie hôte, et cela appuie la conclusion que la perturbation des marées se produit.

En étudiant la lumière de la galaxie, les astronomes ont également trouvé des preuves de queues de marée, qui sont formés d'un matériau s'éloignant de NGC1052-DF4 - cela appuie en outre la conclusion qu'il s'agit d'un événement perturbateur. Une analyse supplémentaire a conclu que les parties centrales de la galaxie restent intactes et que seulement ∼ 7% de la masse stellaire de la galaxie est hébergée dans ces queues de marée. Cela signifie que la matière noire, qui est moins concentré que les étoiles, était auparavant et préférentiellement dépouillé de la galaxie, et maintenant, le composant stellaire externe commence également à être dépouillé.

« Ce résultat est un bon indicateur que, tandis que la matière noire de la galaxie s'est évaporée du système, les étoiles commencent seulement maintenant à subir le mécanisme de perturbation, " a expliqué Ignacio Trujillo, membre de l'équipe de l'Instituto de Astrofísica de Canarias en Espagne. " Avec le temps, NGC1052-DF4 sera cannibalisé par le grand système autour de NGC1035, avec au moins certaines de leurs étoiles flottant librement dans l'espace lointain."

La découverte de preuves à l'appui du mécanisme de perturbation des marées comme explication de la matière noire manquante de la galaxie n'a pas seulement résolu une énigme astronomique, mais a également apporté un soupir de soulagement aux astronomes. Sans ça, les scientifiques seraient confrontés à devoir réviser notre compréhension des lois de la gravité.

"Cette découverte réconcilie les connaissances existantes sur la formation et l'évolution des galaxies avec le modèle cosmologique le plus favorable, " ajouta Montes.

Ces résultats ont été publiés dans le Journal d'astrophysique .