Un article récemment publié dans le Journal d'astrophysique par une équipe de chercheurs de l'IAC montrent que les barres dans les galaxies tournent beaucoup plus lentement que ce qui avait été déduit par des travaux précédents.

Pourquoi la majorité des astronomes croient-ils à la matière noire :une matière dont la composition est inconnue mais qui semble constituer 80 % de la masse des galaxies ? Le concept a été inventé dans les années 1930 par Fritz Zwicky qui l'a utilisé pour expliquer pourquoi les galaxies de l'amas de Coma se déplacent beaucoup plus rapidement que ne peuvent l'expliquer leurs masses connues. Le pas le plus décisif a été franchi dans les années 1970 par la grande Vera Rubin, qui a montré que les parties externes des galaxies tournent beaucoup plus rapidement que ce que nous pouvons expliquer en utilisant les masses combinées de leurs étoiles, gaz, et de la poussière, et la loi de la gravité de Newton ou d'Einstein. Depuis lors, les astrophysiciens ont pris comme scénario standard que les galaxies sont entourées d'un halo de cette matière noire, qui domine leurs champs gravitationnels. Mais personne n'a pu identifier de quoi est faite cette matière noire, malgré les meilleurs efforts des physiciens des particules. Cela a incité les chercheurs à imaginer des tests supplémentaires. L'un d'eux a été proposé il y a 20 ans. Les théoriciens ont prédit que les halos devraient freiner la rotation des barres dans les galaxies. S'ils tournent lentement ce serait une preuve forte de la réalité des halos, mais s'ils tournent rapidement, cela jetterait le doute sur leur existence et remettrait ainsi en cause le modèle standard de la cosmologie moderne.

Dans les galaxies spirales, les étoiles de la barre tournent généralement plus vite que leurs bras en raison de la gravitation. Autour du noyau galactique, il y a un soi-disant "cercle de corrosion", points équidistants du centre de la galaxie où les étoiles de la barre et celles du reste du disque tournent à la même vitesse. Tous ces points forment le cercle, et la distance entre eux et le noyau est le "rayon de corotation", que le scientifique a pu trouver grâce aux observations. Puis, ils ont mis au point une méthode quantitative pour discerner la vitesse de rotation des barres. Si la barre ralentit, le point se déplacerait progressivement vers l'extérieur sur le disque. La prédiction indiquait que si le rayon de corotation était situé à une distance du centre galactique supérieure à 1,4 fois la longueur de la barre elle-même, ce serait la preuve que la barre aurait été freinée par le halo de matière noire autour de la galaxie.

Il n'est pas facile de mesurer le rayon de corotation, mais au cours de la dernière décennie, un certain nombre de mesures ont été effectuées, sur quelques dizaines de galaxies, et les valeurs mesurées pour le rapport entre le rayon de corotation et la longueur de la barre étaient presque toutes inférieures à 1,4. Ces résultats jettent un doute sur la réalité des halos de matière noire et semblent menacer toute l'idée de matière noire. Maintenant, cependant, un article récemment publié dans le Journal d'astrophysique par une équipe de chercheurs de l'IAC, montrent que les barres dans les galaxies tournent beaucoup plus lentement que ce qui avait été déduit par des travaux antérieurs.

Pour ce faire, ils ont d'abord appliqué une méthode nouvelle et précise, qu'ils ont eux-mêmes développé, pour mesurer les rayons de corotation, à plus de 100 galaxies. Ils ont également effectué des mesures nouvelles et rigoureuses des longueurs des barres, et a ensuite calculé les ratios. La plupart d'entre eux étaient en effet inférieurs à 1,4, mais leur méthode leur a permis de sonder plus profondément. Ils ont également calculé le rapport de la vitesse de rotation de la barre sur la vitesse de rotation du disque, et j'ai découvert que de nombreux bars, surtout les plus longs, tournent assez lentement, lorsque vous utilisez la vitesse de rotation du disque comme unité de base. C'était déroutant, parce que ces galaxies avaient des rapports un peu plus petits que 1,4, certaines d'entre elles se rapprochant de 1.

"Nous avons donc cherché une explication" dit Joan Font "et la seule chose que nous avons pu trouver était que peut-être les barres s'allongeaient et ralentissaient, de sorte que le rapport du rayon de corotation à la longueur de la barre n'a pas augmenté, même si le halo de matière noire les ralentit". Joan, et son co-chercheur John Beckman, a décidé de demander à Inmaculada Martínez, un théoricien chercheur à l'IAC, pour exécuter un ensemble de simulations pour voir si cette idée fonctionnerait. Elle avait déjà modélisé le comportement des barres au fur et à mesure de l'évolution des galaxies, et elle savait déjà que les barres ont tendance à s'allonger en incorporant plus d'étoiles du disque. "Quand j'ai utilisé un modèle conçu pour examiner attentivement comment un halo de matière noire affecte une barre, J'ai trouvé que le rapport pouvait devenir inférieur à 1,4 même lorsque la barre était freinée par le halo", déclare cet astrophysicien.

La combinaison de ces modèles avec des observations a "sauvé" la matière noire dans les halos galactiques, puisque les simulations précédentes semblaient refuser son effet et généraient des controverses dans le domaine de l'Astrophysique. "Maintenant", dit John Beckman, "nous avons montré que cela est dû à des simulations inadéquates qui étaient considérées comme bonnes. La réalité est que les barres qui tournent rapidement le font plutôt lentement en pratique".