Ils découvrent pour la première fois une galaxie massive sans matière noire

L’équipe scientifique, dirigée par le chercheur de l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) et de l’Université de La Laguna (ULL) Sébastien Comerón, a découvert que la galaxie NGC 1277 n’a pas de matière noire. L’étude est publiée dans la revue spécialisée ‘Astronomy & Astrophysics’.

C’est la première fois qu’une galaxie massive (avec plusieurs fois la masse de la Voie lactée) est découverte. sans aucune preuve de ce composant invisible de l’Univers en elle. “Ce résultat n’a pas sa place dans le paradigme actuel du modèle cosmologique avec la matière noire”, explique Comerón.

Le modèle cosmologique standard postule que les galaxies massives contiennent de grandes quantités de matière noireun type de matière qui est transparent et n’interagit pas avec la matière ordinaire, mais dont l’existence peut être déduite de l’attraction gravitationnelle qu’elle exerce sur les étoiles et le gaz, qui est observable.

NGC 1277 est connu pour être un prototype de “galaxie relique”c’est-à-dire une galaxie qui n’a interagi avec aucun autre de ses voisins. Ces galaxies sont extrêmement rares et sont considérées restes non évolués de ce que furent les galaxies géantes à l’aube de l’Univers.

“L’importance des galaxies reliques pour comprendre comment se sont formées les premières galaxies C’est la raison pour laquelle nous avons décidé d’observer NGC 1277 avec un spectrographe de champ intégral”, explique Comerón. “A partir de ces spectres, nous avons obtenu des cartes cinématiques avec lesquelles nous avons reconstruit la distribution de masse de la galaxie dans un rayon de environ 20 000 années-lumière“, Ajouter.

L’équipe a découvert que la distribution de masse de NGC 1277 correspond à celle des étoiles, il s’ensuit donc que, dans le rayon échantillonné, il pourrait y avoir au maximum 5% de matière noirebien que les observations soient compatibles avec l’inexistence de cette composante.

Cependant, les modèles cosmologiques prédisent qu’une galaxie avec la masse de NGC 1277 devrait avoir une fraction de matière noire d’au moins 10% et jusqu’à 70%. “Cet écart entre l’observation et ce qui est attendu est une énigme et peut-être un défi pour le modèle standard”, explique Ignacio Trujillo, chercheur à l’IAC et à l’ULL qui a participé à l’étude.

L’étude propose deux explications possibles pour le manque de matière noire dans NGC 1277. “La première est que l’interaction gravitationnelle avec le milieu de l’amas de galaxies dans lequel il se trouve a arraché la matière noire – dit Anna Ferré-Mateu, chercheuse à l’IAC et à l’Institut ULL qui a également participé à l’étude- ; un autre est que la matière noire a été expulsée du système lorsqu’elle s’est formée par la fusion de fragments protogalactiques qui ont donné naissance à la galaxie relique”.

Pour les auteurs de l’étude, Aucune de ces explications n’est entièrement satisfaisante., “avec lequel l’énigme de la formation d’une galaxie massive sans matière noire reste ouverte”, souligne Comerón. Afin d’approfondir ce mystère, l’équipe prévoit de faire de nouvelles observations avec l’instrument WEAVE du télescope William Herschel (WHT), situé à l’observatoire Roque de los Muchachos, à La Palma.

Si le résultat selon lequel NGC 1277 n’a pas de matière noire est confirmé, la découverte remettrait en cause les modèles alternatifs à la matière noire, c’est-à-dire des théories de la gravité modifiées qui expliquent qu’une grande partie de l’attraction gravitationnelle entre les galaxies est due à des règles de gravité légèrement modifiées. “Alors que la matière noire d’une galaxie peut être perdue, une loi modifiée de la gravité doit être universelle et ne peut pas avoir d’exceptions, donc une galaxie sans matière noire est une réfutation des alternatives à la matière noire“, souligne Trujillo.