En 2018, des astronomes ont identifié une petite galaxie dépourvue de matière noire, selon Pourlascience.fr. Cette observation contredit les modèles de formation galactique, car cette composante invisible est normalement jugée indispensable à la stabilité et à la cohésion des structures cosmiques, particulièrement pour les galaxies naines.
Un défi pour les modèles de formation galactique
L’annonce de l’existence d’une galaxie sans matière noire a été relayée par la télévision brésilienne après sa publication en 2018, rapporte Pourlascience.fr. Cette découverte heurte les théories établies sur les galaxies naines. Jusqu’à cette date, les astronomes supposaient que ces amas stellaires, plus petits et plus boursouflés que les galaxies spirales comme la Voie lactée, étaient fortement dominés par la matière noire.
Cette observation s’inscrit dans le cadre du modèle cosmologique standard, dit $Lambda$CDM (Lambda-Cold Dark Matter), qui postule que la matière noire froide constitue la majeure partie de la masse de l’Univers. Selon ce modèle, la matière noire forme des « halos » massifs qui servent de puits gravitationnels, attirant le gaz et la poussière pour permettre la naissance des étoiles et la formation des galaxies. Dans ce schéma, une galaxie ne pourrait théoriquement pas se former sans l’assistance gravitationnelle d’un halo de matière noire.
La matière noire agit comme une colle gravitationnelle. Sans elle, Pourlascience.fr indique que les étoiles d’une galaxie s’échapperaient progressivement sous l’effet de leur propre mouvement. L’existence d’une structure capable de se former et de survivre sans cet élément remet donc en cause la compréhension de la stabilité des structures cosmiques.
Pour parvenir à cette conclusion, les chercheurs ont analysé la vitesse de déplacement des amas globulaires — des groupes denses d’étoiles anciennes — au sein de la galaxie. En mesurant la dispersion des vitesses de ces amas, les astronomes peuvent calculer la masse totale de l’objet. Dans le cas de cette galaxie, la masse visible (les étoiles) suffit à expliquer la gravité observée, suggérant que la composante invisible est quasiment absente.
La remise en question d’une définition fondamentale
L’absence de matière noire dans une galaxie ébranle la définition même de cet objet astronomique. En 2011, Duncan Forbes, de l’université de Swinburne en Australie, et Pavel Kroupa, de l’université de Bonn en Allemagne, ont mené un sondage auprès de leurs collègues intitulé What is a galaxy ?
, selon Pourlascience.fr.
L’enquête a révélé une diversité de points de vue parmi les spécialistes sur les critères caractérisant une galaxie. Malgré ces divergences, un consensus se dégage sur les fondamentaux. La plupart des chercheurs s’accordent pour définir une galaxie comme un système massif composé d’étoiles, de gaz et de poussière liés par la gravitation, auxquels s’ajoute une fraction significative de matière noire.
L’identification d’une galaxie où cette composante est absente force les scientifiques à réévaluer ces critères. Si un amas d’étoiles peut maintenir sa cohésion sans matière noire, la question se pose de savoir si l’on doit toujours qualifier un tel objet de « galaxie » ou s’il s’agit d’une catégorie d’objet astronomique distincte.
Enjeux scientifiques et théories rivales
Cette découverte a également des implications pour le débat entre les partisans de la matière noire et ceux des théories de la gravité modifiée, comme la théorie MOND (Modified Newtonian Dynamics). La théorie MOND suggère que la matière noire n’existe pas et que les anomalies gravitationnelles observées sont dues à une modification des lois de Newton aux très faibles accélérations.
Paradoxalement, l’existence d’une galaxie sans matière noire pourrait soutenir l’hypothèse de la matière noire en tant que substance physique. Si la gravité était simplement modifiée partout dans l’Univers selon une loi universelle, toutes les galaxies devraient présenter le même comportement gravitationnel anormal. Le fait qu’une galaxie puisse être « dépourvue » de cette influence suggère que la matière noire est une substance matérielle distincte, capable d’être séparée des étoiles, par exemple via des interactions gravitationnelles violentes avec d’autres galaxies (phénomène de dépouillement tidal).
La nature exacte de la matière noire reste inconnue, mais Pourlascience.fr précise que les astronomes sont convaincus de son omniprésence, observant ses indices dans la structure à grande échelle du cosmos, les mouvements des amas de galaxies et les orbites des étoiles.
Find more reporting in our Technologie et science section.
