Avec un peu de repos, les chercheurs ont trouvé une explication aux galaxies pauvres en matière noire

La tache de lumière légèrement floue au milieu de l'image est la galaxie DF2, dispersée de sorte que d'autres galaxies soient clairement visibles derrière elle.
Zoom / La tache de lumière légèrement floue au milieu de l’image est la galaxie DF2, dispersée de sorte que d’autres galaxies soient clairement visibles derrière elle.

La première preuve de matière noire était des galaxies qui se comportaient comme si elles contenaient beaucoup plus de matière que ce qui pouvait être expliqué par la masse de leurs étoiles. Depuis lors, nous avons trouvé de nombreuses autres indications que l’univers nage avec la matière que nous ne pouvons déduire que de l’effet de la gravité. La preuve originale que les galaxies de la structure de la matière noire ont persisté.

Jusqu’à ce moment gênant en 2018 où nous avons semblé découvrir l’existence de Presque une galaxie dépourvue de matière noire. Alors qu’il y avait des doutes sur cette découverte initiale, les chercheurs ont finalement découvert une deuxième galaxie très similaire. C’était un problème, car nous n’avions aucune idée de la formation de galaxies comme celle-ci.

Maintenant, les chercheurs ont annoncé que lors de l’exécution d’un modèle de formation de galaxies, un certain nombre de galaxies pauvres en matière noire sont apparues naturellement. Et en retraçant le modèle pour voir comment ces galaxies sont apparues, les chercheurs peuvent fournir une explication à ces mystères.

Rejoins le côté obscur

Les galaxies et la matière noire sont difficiles à séparer. Les modèles de l’univers primitif suggèrent que la matière noire a fusionné en filaments (qui… nous avons découvert) qui se rencontrent dans des nœuds qui ont une densité de matière plus élevée. Ces nœuds, à leur tour, ont attiré la matière visible, provoquant la formation d’amas de galaxies autour d’eux. Ces galaxies fusionneront alors beaucoup de matière noire, qui a façonné leur croissance par le biais de fusions et de processus de structuration jusqu’à ce jour. Par conséquent, il est difficile de comprendre comment une galaxie pourrait se retrouver avec si peu de matière noire.

En conséquence, lorsque la découverte d’une galaxie apparemment pauvre en matière noire a été annoncée pour la première fois, les doutes étaient élevés. Une grande partie de cette incertitude est centrée sur la distance entre la galaxie et nous, qui a été cruciale pour estimer sa masse et donc sa teneur en matière noire. Mais la même équipe a identifié une deuxième galaxie qui semble partager bon nombre des mêmes caractéristiques que la première problématique.

Une autre raison de se méfier est que nous n’avions aucune idée de la formation de ce type de galaxie. Nous avons beaucoup modélisé la formation des galaxies, y compris des modèles qui ont commencé avant la formation des filaments de matière noire. Si les galaxies pauvres en matière noire faisaient naturellement partie de l’évolution de l’univers, nous verrions probablement des modèles en produire une. Mais il n’y avait aucune nouvelle de qui que ce soit.

Il nous reste donc deux galaxies apparentes excentriques. Nous avons des questions sur leurs caractéristiques réelles et aucune indication sur leur apparence. Ce n’est pas un état pathologique.

modèle mis à jour

Mais la solution est peut-être venue de différents chercheurs essayant de faire autre chose. Ce qu’ils faisaient, c’était modéliser l’évolution des galaxies à l’aide d’un progiciel de pointe appelé FIRE-2 (pour “Reactions in Realistic Environments”). Bien qu’ils ne disent pas ce qu’ils essayaient de regarder, ils disent qu’il ne s’agissait pas de galaxies pauvres en matière noire : “Nous notons que nous ne nous attendions pas à ce que cela se produise à l’avance (c’est-à-dire que nos simulations n’ont pas été conçues à l’origine dans ce but).”

Quelle que soit l’intention, l’exécution du modèle a produit sept galaxies presque dépourvues de matière noire. Les chercheurs ont nommé ces noms d’après les sept clans Cherokee, ce qui signifie des choses comme Blue, Deer et Wolf mais aussi des choses comme Long Hair et Wild Potato. Les deux dernières phrases sont configurées pour certaines phrases inattendues dans l’article d’astronomie, telles que “Par exemple, l’oiseau affiche des queues en forme de S à faible luminosité, tandis que les cheveux longs ne semblent pas les déranger.”

Quoi qu’il en soit, la chose utile ici est que le modèle a enregistré des informations sur les états intermédiaires, ce qui signifie que nous pouvons exécuter des simulations dans le temps et voir comment ces galaxies imaginaires se sont retrouvées sans matière noire. Mais ce qui devient clair, c’est que ces galaxies n’ont pas commencé de cette façon. Tous les sept étaient, à un moment donné de la simulation, comme de petites galaxies typiques avec des suppléments naturels de matière noire.

Au lieu de cela, chaque petite galaxie a perdu sa matière noire à cause de ce que vous pouvez voir comme une fusion ratée avec une galaxie beaucoup plus grande. Du point de vue des simulations, qui s’appuient sur des mesures telles que la distribution de masse dans une galaxie, les chercheurs les définissent comme des “rencontres rapprochées”. Mais du point de vue de ce à quoi ressemblerait une fusion ratée si nous l’imaginions pendant qu’elle se produisait, la plupart des étoiles de la petite galaxie se trouveraient dans la région occupée par les plus grandes étoiles de la galaxie. En bref, la petite galaxie semblait être engloutie avant d’apparaître d’une manière ou d’une autre de l’autre côté.

Mais la petite galaxie n’est pas apparue inchangée. Alors que jusqu’à la moitié de ses étoiles sont apparues, presque tout le gaz et la matière noire se sont retrouvés dans la plus grande galaxie.

Si les statistiques présentées dans ce modèle sont généralement applicables, il pourrait y avoir beaucoup plus de galaxies déficientes en matière noire en dehors des deux galaxies que nous avons trouvées jusqu’à présent. L’équipe de recherche estime que jusqu’à 30 % des galaxies massives de l’univers doivent orbiter à proximité. Ce qui ressemble à une invitation aux astronomes observateurs à s’occuper et à en savoir plus.

Astronomie de la nature, 2019. DOI : 10.1038 / s41550-021-01598-4 (À propos des DOI).

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