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Des galaxies naines ont été découvertes sans l’influence de la matière noire

Interrogez les astronomes sur la matière noire et l’une des choses dont ils parlent est que ces « choses » invisibles et mystérieuses imprègnent l’univers. On le trouve notamment dans les halos entourant la plupart des galaxies. La masse du halo a un fort effet gravitationnel sur la galaxie elle-même, ainsi que sur les autres à proximité. C’est tout à fait la vision standard de la matière noire et de son effet sur les galaxies. Cependant, il y a des problèmes avec l’idée de ces halos. Apparemment, il existe des galaxies naines aux formes étranges qui semblent ne pas avoir de halos. Comment se peut-il? Présentent-ils un défi observable aux idées dominantes sur les halos de matière noire ?

Découverte de galaxies naines turbulentes

Dans le soi-disant « modèle standard » de la cosmologie, les coquilles ou halos de matière noire protègent les galaxies de l’influence gravitationnelle de leurs galaxies voisines. Cependant, lorsque des astronomes de l’Université de Bonn et de St Andrews en Écosse ont observé l’amas voisin de Fornax, situé à environ 62 millions d’années-lumière de nous, ils ont vu quelque chose d’étrange. Il contient un certain nombre de galaxies naines de formes déformées et turbulentes. C’est étrange, surtout s’il doit être entouré de halos de matière noire.

Fornax Galaxy Cluster, qui contient des galaxies naines déformées dans son amas. Crédit image : ESO

Jetons un coup d’œil aux galaxies naines. Ils sont petits et faibles et se trouvent généralement dans des amas de galaxies ou à proximité de compagnons beaucoup plus grands. La Voie lactée est entourée d’un groupe de galaxies naines. C’est, en fait, un cannibale comme un arc de nain sphérique. Fait intéressant, des études récentes montrent qu’au moins une des galaxies naines proches de notre galaxie, une ancienne appelée Tucana II, Il a une aura de matière noire étonnamment massive.

Alors, que se passe-t-il différemment à Fornax ? Là, les galaxies naines peuvent être « perturbées » par les marées gravitationnelles des plus grandes galaxies voisines de l’amas. Une marée se produit lorsque la gravité d’un objet tire différemment différentes parties d’un autre objet. Celles-ci sont similaires aux marées de la Terre lorsque la Lune tire avec plus de force sur le côté de la Terre auquel elle fait face.

Les formes déformées des galaxies naines vues par l’équipe indiquent un problème avec notre compréhension de la matière noire. « De telles perturbations chez les naines Fornax ne sont pas attendues selon le modèle standard », a déclaré Pavel Krupa, professeur à l’Université de Bonn et à l’Université Charles de Prague. « C’est parce que, selon ce modèle, les halos de matière noire de ces naines devraient les protéger partiellement des marées évoquées par la masse. »

Les galaxies naines déformées expliquées

Kroupa et Ph.D. L’étudiante Elena Asencio a analysé les observations de nains perturbés à Fornax. Ils voulaient comprendre comment ces galaxies présentaient des distorsions gravitationnelles et quelles en étaient les causes. Les niveaux de distorsion attendus dépendent de deux facteurs. Le premier concerne les caractéristiques internes d’une galaxie naine. De plus, la distance au centre de masse est importante. C’est là que les effets de la gravité sont beaucoup plus forts. En règle générale, les galaxies de grandes tailles mais peu d’étoiles peuvent être facilement perturbées par de fortes marées gravitationnelles. Il en va de même pour les galaxies les plus proches du cœur de l’amas.

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Les membres de l’équipe ont comparé ce qu’ils ont vu dans le cluster aux observations faites par le VLT Survey Telescope de l’Observatoire européen austral. Asencio a noté que ce qu’ils ont trouvé semble indiquer des problèmes avec le modèle standard. Elle a déclaré: « La comparaison a montré que si l’on voulait expliquer les observations dans le modèle standard, les naines Fornax doivent en effet être détruites par gravité à partir du centre de masse même lorsque les marées qu’elles soulèvent sur un nain sont 64 fois plus faibles que le nain lui-même- la gravité. »

Non seulement cela est contre-intuitif, dit-elle, mais cela va également à l’encontre des études précédentes. L’équipe a également découvert que la force nécessaire pour perturber la galaxie naine est à peu près équivalente à sa propre gravité.

Qu’est-ce que cela signifie pour le modèle standard ?

L’équipe de recherche note qu’il est difficile d’expliquer ces formes turbulentes et turbulentes des galaxies naines Fornax si elles sont entourées de matière noire. En d’autres termes, il ne faut pas le défigurer s’il a des auréoles. Cependant, il existe des formes qui semblent turbulentes. Cela signifie qu’il n’y a pas de halos de matière noire autour de ces galaxies.

Évidemment, si ce que les astronomes ont trouvé est confirmé, le modèle standard a besoin de quelques ajustements. Il existe au moins une explication alternative pour les formes étranges des galaxies. C’est ce qu’on appelle le modèle MOND (abréviation de Modified Newtonian Dynamics). Il suggère que la loi de la gravitation universelle de Newton soit modifiée pour tenir compte des propriétés observées des galaxies. Il peut être appliqué pour expliquer pourquoi les galaxies déformées ont l’apparence qu’elles ont.

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Selon Hongsheng Zhao, membre de l’équipe de recherche de l’Université de Saint Andrews, trouver des naines désordonnées sans halos de matière noire est un défi majeur pour la vision actuelle. Il déclare que les galaxies ont des halos. Il souligne que tous ne semblent pas le faire. « Nos résultats ont des implications majeures pour la physique fondamentale », a-t-il déclaré. « Nous nous attendons à trouver plus de nains perturbés dans d’autres groupes, ce qui est une prédiction que d’autres équipes devraient vérifier. »

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