et c'est bizarre Cette photo montre NGC1052 (à gauche), une galaxie elliptique massive qui domine le quartier où vit également NGC1052-DF2. NGC1052-DF2 est une galaxie ultra-diffuse située à 65 millions d'années-lumière qui semble manquer de matière noire. NGC1042 (la spirale principale) et NGC1048 (les deux galaxies en interaction en bas à droite) sont également représentées. Adam Block/Mont Lemmon SkyCenter/Université de l'Arizona, CC BY-SA 3.0

La matière noire est le socle rocheux auquel toutes les galaxies sont ancrées. Vous ne pouvez pas obtenir l'un sans l'autre. C'est du moins ce que nous pensions jusqu'à ce que les astronomes trouvent une galaxie fantomatique qui ne semble pas contenir tout matière noire. C'est comme si l'univers nous jouait un tour en renversant les lois de la physique — la matière noire devrait être là, mais ce n'est pas le cas.

C'est une galaxie « changeur de jeu », les astronomes disent, et c'est comme rien que nous ayons jamais vu auparavant.

Nous ne pourrons peut-être pas repérer la matière noire, mais les astronomes pouvez mesurer ses effets gravitationnels agissant sur la matière normale. Par exemple, ils peuvent regarder à quelle vitesse les étoiles se déplacent autour d'une galaxie. Lorsque la matière noire est présente, la gravité de cette galaxie sera augmentée, provoquant le déplacement de ses étoiles plus rapidement que s'il n'y avait que de la matière normale.

Mais dans le cas de NGC1052-DF2, une galaxie ultra-diffuse située à 65 millions d'années-lumière, les astronomes ont découvert que ses étoiles se déplacent exactement de la manière qui serait prédite si seul la masse totale de toutes les choses visibles est considérée. En d'autres termes, la matière noire ne semble pas exercer sa gravité sur la matière normale dans cette galaxie. Et c'est bizarre.

"Trouver une galaxie sans matière noire est inattendu car cette invisible, substance mystérieuse est l'aspect le plus dominant de toute galaxie, " Pieter van Dokkum, de l'Université de Yale, dit dans un communiqué. "Depuis des décennies, nous pensions que les galaxies commençaient leur vie sous la forme de taches de matière noire. Après tout le reste se passe :le gaz tombe dans les halos de matière noire, le gaz se transforme en étoiles, ils s'accumulent lentement, alors vous vous retrouvez avec des galaxies comme la Voie Lactée. NGC1052-DF2 remet en question les idées standard sur la façon dont nous pensons que les galaxies se forment."

Les galaxies ultra-diffuses sont des bizarreries à part entière, n'ayant été découverts qu'en 2015, car ils sont très difficiles à détecter. Cependant, il semble que cette classe de galaxie soit commune, mais aucun ne ressemble à NGC1052-DF2.

La galaxie a été découverte à l'aide du réseau de téléobjectifs Dragonfly, un télescope au Nouveau-Mexique conçu sur mesure pour rechercher ces cibles insaisissables. Puis, en utilisant les télescopes optiques et infrarouges jumeaux de 10 mètres de l'observatoire W. M. Keck sur le Mauna Kea à Hawaï, les astronomes ont distingué 10 amas globulaires brillants (de grands groupes compacts d'étoiles en orbite autour du noyau de la galaxie) et ont utilisé des données spectrales pour mesurer leurs mouvements. Ces grappes se sont avérées avancer plus lentement que prévu, ce qui signifie qu'il y a beaucoup moins de masse dans cette galaxie que ce qui serait prédit. En réalité, il y a si peu de masse que les chercheurs sont arrivés à la conclusion étonnante qu'il y a peu, si seulement, matière noire là-bas.

Des observations de suivi ont été faites par le télescope Gemini North, aussi sur le Mauna Kea, ainsi la structure de la galaxie pourrait être étudiée. Avec l'aide des Gémeaux, les chercheurs ont exclu les interactions avec d'autres galaxies comme étant la cause de son étrange déficit en matière noire.

"S'il y a de la matière noire, c'est très peu, " a déclaré van Dokkum dans le communiqué de presse. " Les étoiles de la galaxie peuvent représenter toute la masse, et il ne semble pas y avoir de place pour la matière noire."

Cette découverte semble suggérer que la matière noire a « sa propre existence séparée des autres composants des galaxies, " ajouta-t-il. Et cela rend l'existence même de NGC1052-DF2 un mystère. S'il n'a pas de matière noire, comment a-t-il même évolué en une galaxie?

Dans leur étude publiée dans le numéro du 29 mars de Nature, L'équipe de van Dokkum spécule qu'un événement cataclysmique dans la galaxie peut avoir éliminé toute la matière noire et détruit tous les gaz stellaires. Alternativement, la galaxie elliptique massive voisine NGC 1052 a peut-être joué un rôle dans le manque de matière noire de NGC1052-DF2 il y a des milliards d'années, alors qu'elle subissait les premiers et violents stades de l'évolution.

Maintenant, les chercheurs se penchent sur les observations du télescope spatial Hubble de galaxies similaires pour peut-être en trouver d'autres qui manquent de matière noire. S'ils en trouvent plus, alors les galaxies ultra-diffuses et faibles pourraient être la norme si la matière noire n'est pas présente. Et c'est un développement fascinant dans notre compréhension de l'évolution des galaxies.

"Chaque galaxie que nous connaissions avant a de la matière noire, et elles tombent toutes dans des catégories familières comme les galaxies spirales ou elliptiques, " conclut van Dokkum. " Mais qu'obtiendriez-vous s'il n'y avait pas de matière noire du tout ? C'est peut-être ce que vous obtiendrez."

Maintenant c'est rapide

Vous vous demandez exactement à quelle vitesse une étoile se déplace ? Le soleil file à une vitesse modeste de 201 kilomètres par seconde, ou 450, 000 milles (724, 204 kilomètres) par heure. Ce n'est rien comparé à la vitesse des étoiles à hypervitesse, qui peut couvrir des millions de miles par heure.