De nouvelles observations indiquent que massive, galaxies en formation d'étoiles pendant l'époque de pointe de la formation des galaxies, il y a 10 milliards d'années, étaient dominés par la matière baryonique ou « normale ». Cela contraste fortement avec les galaxies actuelles, où les effets de la mystérieuse matière noire semblent être beaucoup plus importants. Ce résultat surprenant a été obtenu à l'aide du Very Large Telescope de l'ESO et suggère que la matière noire était moins influente dans l'univers primitif qu'elle ne l'est aujourd'hui.

Nous voyons la matière normale comme des étoiles brillantes, gaz incandescent et nuages ​​de poussière. Mais la matière noire plus insaisissable n'émet pas, absorbe ou réfléchit la lumière et ne peut être observé que par ses effets gravitationnels. La présence de matière noire peut expliquer pourquoi les parties externes des galaxies spirales voisines tournent plus rapidement que prévu si seule la matière normale que nous pouvons voir directement était présente.

Maintenant, une équipe internationale d'astronomes dirigée par Reinhard Genzel à l'Institut Max Planck de physique extraterrestre à Garching, L'Allemagne a utilisé les instruments KMOS et SINFONI du Very Large Telescope de l'ESO au Chili pour mesurer la rotation de six massifs, galaxies formant des étoiles dans l'Univers lointain, au sommet de la formation des galaxies il y a 10 milliards d'années.

Ce qu'ils ont trouvé était intrigant :contrairement aux galaxies spirales de l'Univers moderne, les régions externes de ces galaxies lointaines semblent tourner plus lentement que les régions plus proches du noyau, ce qui suggère qu'il y a moins de matière noire que prévu.

"Étonnamment, les vitesses de rotation ne sont pas constantes, mais diminuent plus loin dans les galaxies, " commente Reinhard Genzel, auteur principal de la La nature papier. « Il y a probablement deux causes à cela. Premièrement, la plupart de ces premières galaxies massives sont fortement dominées par la matière normale, avec la matière noire jouant un rôle beaucoup plus petit que dans l'Univers Local. Deuxièmement, ces premiers disques étaient beaucoup plus turbulents que les galaxies spirales que nous voyons dans notre voisinage cosmique."

Les deux effets semblent s'accentuer à mesure que les astronomes remontent de plus en plus loin dans le temps, dans l'Univers primitif. Cela suggère que 3 à 4 milliards d'années après le Big Bang, le gaz dans les galaxies s'était déjà condensé efficacement en plat, disques tournants, tandis que les halos de matière noire qui les entouraient étaient beaucoup plus gros et plus étendus. Apparemment, il a fallu des milliards d'années de plus pour que la matière noire se condense également, son effet dominant n'est donc visible que sur les vitesses de rotation des disques des galaxies aujourd'hui

Cette explication est cohérente avec les observations montrant que les galaxies primitives étaient beaucoup plus riches en gaz et compactes que les galaxies d'aujourd'hui.

Les six galaxies cartographiées dans cette étude faisaient partie d'un plus grand échantillon d'une centaine de galaxies distantes, disques de formation d'étoiles imagés avec les instruments KMOS et SINFONI au Very Large Telescope de l'ESO à l'observatoire de Paranal au Chili. En plus des mesures de galaxies individuelles décrites ci-dessus, une courbe de rotation moyenne a été créée en combinant les signaux plus faibles des autres galaxies. Cette courbe composite a également montré la même tendance à la baisse de la vitesse à partir des centres des galaxies. En outre, deux autres études de 240 disques de formation d'étoiles appuient également ces résultats.

Une modélisation détaillée montre que si la matière normale représente généralement environ la moitié de la masse totale de toutes les galaxies en moyenne, il domine complètement la dynamique des galaxies aux plus hauts redshifts.

Cette recherche a été présentée dans un article intitulé "Strongly baryon dominé disk galaxies at the peak of galaxy formation dix milliards d'années", par R. Genzel et al., paraître dans le journal La nature .