Hubble révèle que les galaxies sans matière noire existent vraiment

La nouvelle recherche pourrait avoir des implications dramatiques pour la formation des galaxies.

Par Jake Parks  | Publication: vendredi 18 octobre 2019

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Cette nouvelle image incroyablement profonde de Hubble montre la galaxie sombre et diffuse NGC 1052-DF4. De nouvelles recherches présentent les preuves les plus solides à ce jour que cette étrange galaxie est essentiellement dépourvue de matière noire.

NASA / ESA / STScI / S. Danieli et al.

Les astronomes ont pratiquement confirmé que l'univers possède au moins une galaxie qui manque cruellement de matière noire . La nouvelle découverte indique non seulement que les galaxies peuvent vraiment exister sans matière noire, mais soulève également des questions fondamentales sur la façon dont ces galaxies bizarres se forment en premier lieu.

La recherche , publiée le 16 octobre sur le site de préimpression arXiv, a utilisé l'œil vif de Hubble pour prendre de nouvelles images profondes de la galaxie fantomatique NGC 1052-DF4 (ou DF4 pour faire court). Équipés de nouvelles observations, les chercheurs ont identifié les étoiles géantes rouges les plus brillantes de la galaxie bizarre (appelées la pointe de la branche géante rouge, ou TRGB ). Parce que les étoiles brillent toutes TRGB avec la même luminosité vraie vue dans l' infrarouge, la seule chose qui devrait affecter la façon dont ils lumineux apparaissent est leur distance.

Ainsi, en identifiant le TRGB de la galaxie et en l'utilisant pour déterminer la distance de DF4, les nouvelles données confirment essentiellement que la galaxie est située à environ 61 millions d'années-lumière. Et selon les chercheurs, cela démystifie essentiellement d'autres études qui affirment que DF4 est beaucoup plus proche et contient donc une quantité normale de matière noire.

"Je pense que c'est définitif", a déclaré à Astronomy par e-mail le co-auteur Pieter van Dokkum de l'Université de Yale . "Le TRGB ne peut pas être contesté: il est causé par une physique stellaire bien comprise, et [est] aussi direct que les indicateurs de distance."

Mais l'astronome Ignacio Trujillo de l'Instituto de Astrofisica de Canarias est sceptique quant à la conclusion de van Dokkum. "Ils doivent montrer que leur analyse n'est pas biaisée pour produire d'abord une grande distance", a-t-il déclaré. "Je pense qu'il y a un certain nombre de choix que les auteurs ont utilisés qui ne sont pas justifiés. Tous ces choix semblent être choisis pour favoriser une distance plus grande que ce que les données suggèrent."

Le débat sur les galaxies sans matière noire

Au cours des dernières années, une controverse a éclaté dans la communauté astronomique. En 2018, van Dokkum et son équipe sont tombés sur une galaxie fantomatique, surnommée DF2 , qui semblait manquer de toute quantité importante de matière noire . Et parce que la matière noire représenterait environ 85% de toute la matière dans l'univers, la découverte apparente de la première galaxie sans la substance insaisissable a soulevé beaucoup de sourcils.

Trujillo est l'un de ces sceptiques. Intrigués par l'extraordinaire revendication d'une galaxie sans matière noire, Trujillo et son équipe ont rapidement effectué leur propre analyse de DF2. Sur la base d'une variété de méthodes, l'équipe de Trujillo a déterminé que DF2 était en réalité beaucoup plus proche que l'équipe de van Dokkum ne l'avait prétendu - à environ 42 millions d'années-lumière au lieu de 61 millions d'années-lumière. Selon Trujillo, dans une étude de 2019 , cela signifiait que DF2 n'était pas aussi étrange qu'on le pensait au départ, et cache à la place autant de matière noire que vous attendez de votre galaxie moyenne et banale.

Mais six jours plus tard, l'équipe de van Dokkum a publié une autre étude identifiant une deuxième galaxie , nommée DF4 , qui était située à la même distance que DF2 et qui manquait également de matière noire. Encore une fois, Trujillo et ses collègues ont calculé leur propre distance au DF4 . Sur la base des données Hubble disponibles à l'époque, le camp de Trujillo a identifié ce qu'il pensait être le TRGB de DF4. Mais selon les données Hubble nouvellement présentées - qui ont ramassé beaucoup plus d'étoiles beaucoup plus faibles - l'équipe de Trujillo a peut-être mal identifié le TRGB.    

"Dans les nouvelles données, il n'y a vraiment aucune ambiguïté", explique l'auteur de l'étude Shany Danieli de l'Université de Yale . "Nous pensons que les nouvelles données excluent vraiment la [distance plus courte dérivée par le groupe de Trujillo]. Le TRGB est généralement considéré comme définitif, car sa physique est bien comprise."

Que signifie une galaxie sans matière noire?

Si ces derniers résultats résistent à l'examen qui est susceptible de se produire, découvrir la première (et peut-être la deuxième) galaxie sans matière noire changerait fondamentalement notre compréhension de la façon dont nous pensons que les galaxies se forment et évoluent.

« [DF4 et DF2] le point à un autre canal pour la construction de galaxies - et elles soulèvent même la question de savoir si nous comprenons ce qu'est une galaxie est » , dit van Dokkum. À l'heure actuelle, dit-il, nous pensons que les galaxies commencent par la matière noire, c'est ainsi qu'elles sont capables d'attirer par gravité les quantités massives de gaz et de poussière nécessaires pour démarrer la formation des étoiles.

"Le fait est que nous n'avons aucune idée de la façon dont la formation des étoiles se déroulerait en l'absence de matière noire", explique van Dokkum. "Tout ce que nous pouvons dire, c'est qu'il devait y avoir un gaz très dense au début de leur histoire", sinon les galaxies ne pourraient pas créer de nouvelles étoiles.

Mais cette dernière détermination de la distance à DF4 est-elle vraiment assez robuste pour commencer à explorer les implications de la découverte d'une galaxie sans matière noire?

"Oui, c'est notre espoir. Nous aimerions nous déplacer pour discuter de la signification de ces galaxies, plutôt que de savoir si nos mesures étaient correctes", dit Danieli.

"Cela dit", a-t-elle ajouté, "nous sommes entièrement d'accord avec tout le monde sur le fait que" les revendications extraordinaires nécessitent des preuves extraordinaires "".

[Note de l'éditeur: cette histoire a été mise à jour pour inclure les commentaires d'un chercheur extérieur.]

Source: http://www.astronomy.com
Lien: http://www.astronomy.com/news/2019/10/hubble-reveals-that-galaxies-without-dark-matter-really-exist?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR08ayJhK0aZOSY4rEoEGHOwUnEEIf_zLp_-ycW6YA1g14Jx1h5GhCeMQu4