On les appelle galaxies à faible luminosité de surface et c'est grâce à elles que d'importantes confirmations et de nouvelles informations ont été obtenues sur l'un des plus grands mystères du cosmos :la matière noire. "Nous avons découvert que les galaxies discales peuvent être représentées par une relation universelle. En particulier, dans cette étude, nous avons analysé les galaxies dites à faible luminosité (LSB), un type particulier de galaxie avec un disque en rotation ainsi appelé parce qu'ils ont une luminosité de faible densité, " dit Chiara di Paolo, astrophysicien à SISSA et auteur principal d'une étude récemment publiée dans MNRAS avec Paolo Salucci (astrophysicien à SISSA) et Erkurt Adnan (Université d'Istanbul).

Les chercheurs ont analysé la vitesse à laquelle les étoiles et les gaz qui composent l'objet de l'étude tournent, notant que les LSB ont également un comportement très homogène. Ce résultat consolide plusieurs indices sur la présence et le comportement de la matière noire, ouvrant de nouveaux scénarios sur ses interactions avec la matière brillante.

Ombres et lumières sur la matière

Il est là mais vous ne pouvez pas le voir. La matière noire semble représenter environ 90 % de la masse de l'Univers ; il a des effets détectables sur les autres objets présents dans le cosmos, et pourtant il ne peut être observé directement parce qu'il n'émet pas de lumière (du moins de la manière dont on l'a recherché jusqu'à présent). Une des méthodes pour l'étudier est celle des courbes de rotation des galaxies, systèmes qui décrivent la tendance de la vitesse des étoiles en fonction de leur distance par rapport au centre de la galaxie. Les variations observées sont liées aux interactions gravitationnelles dues à la présence d'étoiles et à la composante noire de la matière. Par conséquent, les courbes de rotation sont un bon moyen d'avoir des informations sur la matière noire en fonction de ses effets sur ce qu'il est possible d'observer. En particulier, l'analyse des courbes de rotation peut être menée individuellement ou sur des groupes de galaxies partageant des caractéristiques similaires selon la méthode de la courbe de rotation universelle (URC).

La nouveauté de la recherche réside dans le fait d'avoir appliqué pour la première fois la méthode URC, déjà utilisé pour d'autres types de galaxies, à un large échantillon de galaxies à faible luminosité de surface, obtenir des résultats similaires. "Nous avons comparé les courbes de rotation de diverses galaxies LSB en constatant qu'il n'y a pas de discontinuité mais des variations graduelles et ordonnées allant du petit au grand. Quelque chose de similaire a également été observé pour les galaxies spirales, " explique Salucci, l'autre auteur de l'étude :« Cette méthode a été appliquée pour la première fois en 1996, et à ce jour, il a montré que tous les disques, spirale, naines et maintenant aussi les galaxies LSB peuvent être représentées par une relation universelle. Cela signifie que nous sommes capables d'exprimer une tendance ordonnée à travers une formule qui, en tenant compte de très peu de paramètres, décrit comment la matière noire et la matière lumineuse sont distribuées."

De nouveaux scénarios possibles

Comme cela arrive souvent dans la recherche scientifique, l'étude a révélé d'autres résultats surprenants et inattendus. "Nous avons découvert des relations d'échelle entre les propriétés du disque stellaire et celles du halo de matière noire, par exemple une relation entre les dimensions des disques stellaires et les dimensions de la région interne avec une densité constante du halo de matière noire, " explique Chiara Di Paolo. " De plus, en comparant les relations trouvées dans le LSB avec celles obtenues dans différents types de galaxies, nous avons constaté qu'elles sont toutes presque fortuites. Et ce fut une grande surprise de vérifier que des galaxies avec une morphologie et une histoire très différentes montrent les mêmes relations entre les propriétés de la matière noire et celles de la matière lumineuse. ainsi que certaines caractéristiques spécifiques des galaxies LSB, ouvre une nouvelle série de scénarios dont celui de l'existence d'un autre type d'interaction directe, en plus de la gravitation, entre les deux types de matière qui forment les galaxies. Une idée fascinante à vérifier par de nouvelles observations.