La formation d'étoiles dans de minuscules galaxies naines peut lentement "chauffer" la matière noire, en le poussant vers l'extérieur. L'image de gauche montre la densité d'hydrogène gazeux d'une galaxie naine simulée, vu d'en haut. L'image de droite montre la même chose pour une vraie galaxie naine, IC 1613. Dans la simulation, Les entrées et sorties de gaz répétées font fluctuer l'intensité du champ gravitationnel au centre du nain. La matière noire répond à cela en migrant hors du centre de la galaxie, un effet connu sous le nom de « chauffage de la matière noire ». Crédit :J. Read et al.
Les scientifiques ont trouvé des preuves que la matière noire peut être chauffée et déplacée, à la suite de la formation d'étoiles dans les galaxies. Les résultats fournissent la première preuve d'observation de l'effet connu sous le nom de « chauffage de la matière noire », et donner de nouveaux indices sur ce qui compose la matière noire. La recherche est publiée aujourd'hui dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .
Dans le nouveau travail, scientifiques de l'Université de Surrey, L'Université Carnegie Mellon et l'ETH Zürich ont entrepris de rechercher des preuves de la matière noire au centre des galaxies naines voisines. Les galaxies naines sont petites, galaxies faibles que l'on trouve généralement en orbite autour de galaxies plus grandes comme notre propre Voie lactée. Ils peuvent contenir des indices qui pourraient nous aider à mieux comprendre la nature de la matière noire.
On pense que la matière noire constitue la majeure partie de la masse de l'univers. Cependant, comme il n'interagit pas avec la lumière de la même manière que la matière normale, elle ne peut être observée qu'à travers ses effets gravitationnels. La clé pour l'étudier peut cependant résider dans la façon dont les étoiles se forment dans ces galaxies.
Quand les étoiles se forment, des vents forts peuvent éloigner les gaz et la poussière du cœur de la galaxie. Par conséquent, le centre de la galaxie a moins de masse, qui affecte la quantité de gravité ressentie par la matière noire restante. Avec moins d'attraction gravitationnelle, la matière noire gagne en énergie et migre hors du centre, un effet appelé « chauffage de la matière noire ».
L'équipe d'astrophysiciens a mesuré la quantité de matière noire au centre de 16 galaxies naines avec des histoires de formation d'étoiles très différentes. Ils ont découvert que les galaxies qui ont cessé de former des étoiles il y a longtemps avaient des densités de matière noire plus élevées en leur centre que celles qui forment encore des étoiles aujourd'hui. Cela soutient la théorie selon laquelle les galaxies plus anciennes avaient moins de chaleur de matière noire.
Professeur Justin Read, auteur principal de l'étude et chef du département de physique de l'Université de Surrey, a déclaré:"Nous avons trouvé une relation vraiment remarquable entre la quantité de matière noire au centre de ces minuscules naines, et la quantité de formation d'étoiles qu'ils ont connue au cours de leur vie. La matière noire au centre des naines formatrices d'étoiles semble avoir été "chauffée" et expulsée."
Les résultats fournissent une nouvelle contrainte sur les modèles de matière noire :la matière noire doit être capable de former des galaxies naines qui présentent une gamme de densités centrales, et ces densités doivent être liées à la quantité de formation d'étoiles.
Professeur Matthew Walker, un co-auteur de l'Université Carnegie Mellon, a ajouté:"Cette étude peut être la preuve" d'une arme fumante " qui nous rapproche un peu plus de la compréhension de la matière noire. Notre découverte qu'elle peut être chauffée et déplacée aide à motiver les recherches pour une particule de matière noire. "
L'équipe espère étendre ce travail en mesurant la densité centrale de matière noire dans un plus grand échantillon de naines, poussant vers des galaxies encore plus faibles, et tester une plus large gamme de modèles de matière noire.
