Nous vivons dans une galaxie de grandes villes. La Voie lactée est si grande qu'elle a des galaxies satellites qui l'orbitent, tout comme la Lune orbite autour de la Terre. Ces arrangements nous en disent long sur les secrets de l'univers, de la formation des galaxies à la nature mystérieuse de la matière noire.

Deux nouvelles études ont révélé de plus en plus sur ces galaxies « groupies » autour de la Voie lactée, y compris la preuve que les grandes galaxies satellites peuvent emporter avec elles leurs propres petits satellites lorsqu'elles sont aspirées en orbite autour de la Voie lactée. Les scientifiques ont également extrait des informations sur les halos de matière noire qui entourent ces galaxies, ainsi qu'une prédiction selon laquelle notre galaxie d'origine devrait héberger une centaine de galaxies satellites très faibles supplémentaires en attente d'être découvertes.

La recherche, co-dirigé par l'Université de Chicago Asst. Le professeur Alex Drlica-Wagner en collaboration avec des scientifiques du SLAC National Accelerator Laboratory et de l'Université du Wisconsin-Madison, a été publié dans l'édition d'avril du Journal d'astrophysique . Il s'appuie fortement sur les données du Dark Energy Survey, un effort révolutionnaire pour cartographier le ciel dirigé par le Fermi National Accelerator Laboratory et l'Université de Chicago.

"Les données du Dark Energy Survey nous offrent une sensibilité sans précédent pour les plus petits, le plus vieux, et la plupart des galaxies dominées par la matière noire, ", a déclaré Drlica-Wagner. "Ces galaxies faibles peuvent nous apprendre beaucoup sur la façon dont les étoiles et les galaxies se forment."

La lumière brillante des galaxies sur la matière noire

Les astronomes savent depuis longtemps que la Voie lactée possède des galaxies satellites, dont le remarquable Grand Nuage de Magellan, qui peut être observé à l'œil nu dans l'hémisphère sud - mais grâce à des relevés avec de grands télescopes, la liste des satellites connus est passée à environ 60 au cours des deux dernières décennies.

Ces galaxies nous en disent long sur le cosmos, y compris la quantité de matière noire nécessaire pour former une galaxie, combien de galaxies satellites nous devrions nous attendre à trouver autour de la Voie lactée, et si les galaxies peuvent mettre leurs propres satellites en orbite autour de la nôtre, une prédiction clé du modèle de matière noire le plus populaire. (La réponse à cette dernière question semble être un "oui" retentissant.)

« Nous voulions répondre rigoureusement à la question :quelle est la galaxie la plus faible que nos télescopes puissent détecter ? dit Drlica-Wagner.

Pour répondre à cette question, ils ont simulé plus d'un million de petites galaxies satellites, les a intégrés dans de grands ensembles de données astronomiques, et ont utilisé leurs algorithmes de recherche pour essayer de les ré-extraire. Cela leur a permis de déterminer quelles galaxies pouvaient être détectées et lesquelles étaient trop faibles pour les télescopes actuels. Ils ont ensuite combiné ces informations avec de grandes simulations numériques de regroupement de matière noire pour prédire la population totale de satellites autour de la Voie lactée (y compris ceux que nous pouvons voir, et ceux que nous ne pouvons pas).

Le résultat a été une prédiction qu'environ 100 autres galaxies restent à découvrir en orbite autour de la Voie lactée. Si les 100 galaxies "manquantes" sont découvertes, cela aiderait à confirmer le modèle des chercheurs liant la matière noire et la formation des galaxies.

"L'une des choses les plus excitantes à propos de ce travail est que nous pourrons utiliser nos mesures de galaxies satellites pour comprendre les propriétés microscopiques de la matière noire, " a déclaré Drlica-Wagner.

Le modèle principal de la matière noire est qu'il s'agit d'une particule subatomique, comme un électron ou un proton, qui s'est formé dans l'univers primitif. Si ces particules de matière noire étaient très légères, ils auraient pu avoir une vitesse très élevée, ce qui rendrait difficile l'agrégation de la matière noire et la formation des galaxies que nous voyons aujourd'hui. Ainsi, en observant un grand nombre de petites galaxies, il est possible de fixer une limite inférieure à la masse qu'une particule de matière noire pourrait avoir, disaient les scientifiques.

"La nature particulaire de la matière noire peut avoir des conséquences observables pour les galaxies que nous voyons, " dit Drlica-Wagner.