Malgré des progrès substantiels au cours du dernier demi-siècle dans la compréhension de la formation des galaxies, D'importantes questions restent ouvertes quant à la précision avec laquelle le gaz diffus du milieu intergalactique est converti en étoiles. Une possibilité, suggéré dans les modèles théoriques récents, est que la première phase de la formation des galaxies implique une époque où les galaxies contiennent une grande quantité de gaz mais sont encore inefficaces pour former des étoiles. La preuve directe d'une telle phase sombre a été jusqu'à présent insaisissable, cependant, après tout, les galaxies sombres n'émettent pas beaucoup de lumière visible. La découverte observationnelle de telles galaxies comblerait donc une lacune importante dans notre compréhension de l'évolution des galaxies.

Il existe des moyens d'identifier les galaxies noires, toutefois. Une équipe internationale dirigée par le Dr Raffaella Anna Marino et le professeur Sebastiano Cantalupo du Département de physique de l'ETH Zurich a maintenant fait exactement cela, et a pu rechercher dans le ciel des galaxies noires potentielles avec une efficacité sans précédent. Ils rapportent leurs résultats dans un article publié aujourd'hui dans Le Journal d'Astrophysique , et ont identifié au moins six candidats forts pour les galaxies noires.

Pour surmonter l'obstacle que leurs objets cibles sont sombres, l'équipe a utilisé des quasars comme une sorte de lampe de poche. Ceux-ci émettent une lumière ultraviolette intense, qui à son tour induit une émission fluorescente dans les atomes d'hydrogène connue sous le nom de raie Lyman-alpha. Par conséquent, le signal de toutes les galaxies sombres à proximité du quasar est boosté, les rendant visibles. Un tel éclairage fluorescent a déjà été utilisé dans la recherche de galaxies noires, mais Marino et al. a fouillé le voisinage des quasars à des distances plus grandes que cela n'a été possible dans les observations précédentes.

Ils ont acquis toutes les informations spectrales pour chacun des candidats à la galaxie noire. Des observations approfondies - 10 heures pour chacun des six champs de quasars qu'ils ont étudiés - ont permis à Marino et à ses collègues de discerner efficacement les candidats à la galaxie noire à partir d'autres sources. A partir de 200 émetteurs Lyman-alpha initialement, il restait une demi-douzaine de régions qui ne sont probablement pas des populations stellaires normales pour la formation d'étoiles, ce qui en fait de solides candidats pour les galaxies noires.

Les progrès de la capacité d'observation sont devenus possibles grâce à l'instrument Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) du Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral (ESO) au Chili. En substance, les études précédentes se limitaient à l'imagerie d'une bande de fréquences relativement étroite, pour lesquels des filtres spécifiques ont dû être conçus. L'instrument MUSE permettait plutôt de chasser « à l'aveugle » – sans filtres – des galaxies noires autour des quasars à des distances plus grandes de la Terre que cela n'avait été possible jusqu'à présent.