Image radio de l'hydrogène gazeux neutre dans la galaxie AGC 114905. Son inclinaison est estimée à partir de l'ellipse noire, qui correspond mieux aux données. En supposant que la galaxie est circulaire lorsqu'elle est vue de face, cela implique une inclinaison modérée de 32°. Cependant, la nouvelle étude suggère que l'ellipse bleue pour une très faible inclinaison pourrait en fait être correcte – sauvant ainsi la théorie MOND – si la galaxie est intrinsèquement quelque peu non circulaire. Les auteurs montrent que cela est possible en utilisant une simulation MOND dédiée. Crédit :Mancera Pina et al.
Un groupe international d'astronomes, dirigé par un physicien de l'Université de St Andrews, a relancé une théorie alternative de la gravité.
Dirigée par le Dr Indranil Banik de l'École de physique et d'astronomie de St Andrews, l'étude a révélé une vitesse de rotation élevée du gaz dans une galaxie naine, conformément à la théorie précédemment démystifiée connue sous le nom de Milgromian Dynamics (MOND).
Une étude antérieure de la vitesse de rotation du gaz dans la galaxie naine AGC 114905 (Mancera Pina et al, 2022) a révélé que le gaz tournait très lentement et a affirmé que la théorie MOND était morte.
De telles théories sont essentielles pour comprendre notre univers car, selon la physique connue, les galaxies tournent si vite qu'elles devraient s'envoler. MOND, une alternative controversée à la relativité générale, la compréhension dominante inspirée par Einstein du phénomène de gravité qui nécessite de la matière noire pour maintenir les galaxies ensemble; ne nécessite pas de matière noire. Comme la matière noire n'a jamais été détectée malgré des décennies de recherches très sensibles, diverses théories ont été avancées pour expliquer ce qui maintient les galaxies ensemble, et le débat fait rage pour savoir laquelle est la bonne. La très faible vitesse de rotation rapportée dans l'étude de Mancera Pina et al est incompatible avec les prédictions dans un univers régi par la relativité générale avec de grandes quantités de matière noire.
Le groupe du Dr Banik soutient que la vitesse de rotation élevée prédite dans la théorie de la gravité MOND est cohérente avec les observations si l'inclinaison de la galaxie est surestimée.
La rotation des étoiles et du gaz dans les galaxies lointaines ne peut pas être mesurée directement. Seule la composante le long de la ligne de visée est connue à partir de mesures spectroscopiques précises. Si la galaxie est vue presque de face, elle tournerait principalement dans le plan du ciel. Cela pourrait induire les observateurs en erreur en leur faisant croire que la galaxie tourne en fait très lentement, ce qui les obligerait à surestimer l'inclinaison entre le disque et les plans du ciel. Cette inclinaison a été estimée à partir de l'aspect elliptique de la galaxie (voir image).
La nouvelle étude a exploré cette question cruciale en utilisant des simulations MOND détaillées d'une galaxie à disque similaire à AGC 114905 réalisées à l'Université de Bonn par Srikanth Nagesh et à l'instigation de Pavel Kroupa, professeur à l'Université de Bonn et à l'Université Charles de Prague. Les simulations montrent qu'il peut apparaître quelque peu elliptique même lorsqu'il est vu de face. En effet, les étoiles et le gaz de la galaxie ont une gravité et peuvent se former dans une forme quelque peu non circulaire. Un processus similaire provoque les bras spiraux dans les galaxies à disque, des caractéristiques si courantes qu'elles sont souvent appelées galaxies spirales.
En conséquence, la galaxie pourrait être beaucoup plus proche de face que ne le pensaient les observateurs. Cela pourrait signifier que la galaxie tourne beaucoup plus vite que prévu, supprimant la tension avec MOND.
Le Dr Banik, auteur principal de la nouvelle étude, a déclaré:"Nos simulations montrent que l'inclinaison d'AGC 114905 pourrait être nettement inférieure à celle rapportée, ce qui signifierait que la galaxie tourne en fait beaucoup plus rapidement que les gens ne le pensent, conformément aux attentes de MOND. "
Le Dr Hongsheng Zhao, de l'École de physique et d'astronomie de l'Université de St Andrews, a déclaré:"La très faible vitesse de rotation signalée de cette galaxie est incompatible à la fois avec MOND et l'approche standard avec la matière noire. Mais seul MOND est capable de contourner cette apparente contradiction."
La nouvelle étude soutient également qu'il est peu probable qu'un effet similaire de "fausse inclinaison" se produise dans l'approche standard de la matière noire, car la galaxie est dominée par le halo de matière noire lisse. Les étoiles et le gaz contribuent peu à la gravité, donc le disque n'est pas "auto-gravitant".
Cela signifie qu'il est susceptible d'avoir l'air très circulaire s'il est vu de face, comme le confirment les simulations effectuées par un autre groupe (Sellwood &Sanders, 2022). Par conséquent, l'ellipticité observée doit être due à une inclinaison importante entre le disque et les plans du ciel. La vitesse de rotation serait alors très faible, ce qui implique que la galaxie possède très peu de matière noire. Il n'est pas possible dans ce cadre qu'une galaxie naine isolée ait une si petite quantité de matière noire compte tenu de sa masse dans les étoiles et le gaz.
Pavel Kroupa, professeur à l'Université de Bonn et à l'Université Charles de Prague, a déclaré à propos du contexte plus large de ces résultats :"Alors que MOND fonctionne bien dans les tests menés jusqu'à présent, l'approche standard provoque des problèmes très graves à toutes les échelles, allant des galaxies naines comme AGC 114905 jusqu'aux échelles cosmologiques, comme l'ont trouvé de nombreuses équipes indépendantes."
L'article "Overestimated inclinations of Milgromian disk galaxies:the case of the ultradiffuse galaxy AGC 114905" est publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society La théorie de la gravité sauvée de la mort
