L'étrange disposition des galaxies en éventail de la Voie lactée pourrait saper la matière noire - 1

Les scientifiques ont peut-être expliqué la mystérieuse répartition des petites galaxies satellites autour de notre Voie lactée qui a longtemps intrigué les astronomes, mais tout le monde n’est pas d’accord.

La galaxie de la Voie lactée est entourée de galaxies naines plus petites. Le modèle conventionnel de croissance des galaxies suggère que ces petites galaxies ont été capturées par un halo massif de matière noire, un matériau que les scientifiques ne peuvent pas voir mais qui semble former l’univers. Les galaxies naines ont ensuite fusionné pour former de plus grandes galaxies, et les naines que nous voyons aujourd’hui sont les vestiges de ce processus, selon la théorie. Cependant, si tel est le cas, les astronomes s’attendent à ce que les galaxies naines survivantes soient dispersées au hasard autour du halo de matière noire de la Voie lactée. Au lieu de cela, ils semblent être limités à un seul plan qui coupe notre galaxie en biais, une bizarrerie qui menace notre compréhension d’un univers dominé par la matière noire.

Maintenant, des astronomes dirigés par Till Sawalha de l’Université d’Helsinki en Finlande ont proposé une explication. En utilisant les données de la mission Gaia de l’Agence spatiale européenne sur la façon dont les galaxies satellites se déplacent dans le ciel, ils ont calculé les trajectoires des galaxies satellites en avant et en arrière dans le temps. Ce faisant, ils ont découvert que les galaxies satellites n’étaient pas alignées dans le passé et ne le seront pas dans le futur – au lieu de cela, le plan dans lequel elles se trouvent actuellement n’est qu’un arrangement aléatoire et temporaire.

« Si vous regardez les vitesses des galaxies satellites aujourd’hui, elles se déplacent le long d’un plan, mais ce que nous avons fait est vraiment nouveau et passionnant, c’est de prédire où leurs orbites les mèneront dans un milliard d’années », a déclaré Carlos Frank, cosmologiste de l’Université. de Durham au Royaume-Uni et membre de l’équipe de Savaglia, a déclaré Space.com à Space.com. « Ils viennent de se retrouver dans un avion aujourd’hui, c’est une coïncidence de tout, et dans un milliard d’années ou moins, ils quitteront cet avion. »

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Bien qu’il semble que les chances que nous soyons à proximité en même temps, lorsque toutes les galaxies satellites sont alignées dans le même plan, soient faibles, des coïncidences se produisent. Par exemple, les anneaux de Saturne sont jeunes, et le fait que nous existions en même temps que les anneaux est une coïncidence. Un autre événement improbable est la capacité de la Lune terrestre à bloquer le soleil avec suffisamment de précision pour provoquer une éclipse solaire totale ; comme la Lune s’éloigne lentement de la Terre, à l’avenir, elle sera trop petite dans le ciel pour bloquer complètement le soleil. Cependant, il se trouve que nous étions ici pour voir le spectacle de la totalité.

Cependant, cet argument ne convient pas à tout le monde. Marcel Pawlowski, un astronome de l’Institut Leibniz d’astrophysique en Allemagne qui n’a pas participé à la recherche, est sceptique quant à la coïncidence de l’alignement aléatoire. « Pourquoi devrions-nous être ici à ce moment spécial en ce moment, alors que les galaxies satellites ont une telle distribution? » a-t-il déclaré à Space.com. « Il n’y a pas de vraie raison à cela. »

L’existence d’un plan de satellites est également une prédiction importante de la dynamique newtonienne modifiée, ou MOND, qui est en concurrence avec la théorie de la matière noire. Les astronomes ont inventé la matière noire pour expliquer les galaxies qui restent ensemble même lorsque leur gravité semble trop faible pour les supporter. Au lieu de cela, MOND dit que la matière noire n’existe pas et que ce que nous considérons comme une gravité supplémentaire est causée par le changement de gravité newtonienne à de petites accélérations, telles que des étoiles en orbite autour de galaxies ou des galaxies satellites en orbite autour de la Voie lactée.

Selon MOND, « La Voie Lactée et la Galaxie d’Andromède doivent s’être rencontrées il y a environ 8 milliards d’années », a déclaré Pavlovsky. Dans ce scénario, la gravité de la galaxie d’Andromède aurait arraché de la matière de la Voie lactée, créant ce que les astronomes appellent une queue de marée, comme nous le voyons dans les interactions d’autres galaxies. MOND soutient que le gaz et les étoiles de cette queue de marée peuvent avoir fusionné en un groupe de galaxies naines alignées sur le chemin de la Voie lactée résultant de sa rencontre avec la galaxie d’Andromède. Si cela est vrai, alors le même processus doit avoir formé un plan de galaxies satellites autour de la galaxie d’Andromède ainsi qu’autour de la Voie lactée.

Image du télescope spatial Hubble de NGC 2623 montrant deux longues queues de marée. (Crédit image : ESA/Hubble et NASA)

Il s’avère que la galaxie d’Andromède possède un plan satellite, tout comme plusieurs autres galaxies proches, dont Centaurus A, qui est encore sous le choc de l’interaction et de la fusion des galaxies qui se sont produites il y a environ 2 milliards d’années.

Cependant, Frank a déclaré qu’il n’était pas d’accord avec l’explication de MOND concernant les lunes de la Voie lactée. « Après avoir trouvé des avions de satellites autour de la Voie lactée, les gens ont commencé à chercher des avions autour d’autres galaxies et à les définir selon des critères complètement différents », a-t-il déclaré. « Vous devez vraiment travailler dur et inclure certaines lunes mais en jeter d’autres pour déterminer cette structure, mais même si vous en tenez compte, le plan des satellites autour de la galaxie d’Andromède est un phénomène courant dans la modélisation des galaxies de matière noire froide. .”

Bien que les simulations soient excellentes, les données d’observation sont essentielles. Gaia est notre instrument le plus sensible pour mesurer la position et le mouvement propre des étoiles et des galaxies dans l’espace.

« Les données de Gaia sont assez bonnes – c’est révolutionnaire – mais il y a encore quelques incertitudes », a déclaré Pawlowski. Auparavant, il a mesuré le mouvement propre des galaxies satellites, en utilisant non seulement les données de Gaia, mais également les mesures du télescope spatial Hubble pour une estimation encore plus précise. « D’une certaine manière [the Hubble measurements] ont été largement ignorés dans cette étude », s’est plaint Pavlovsky.

Les incertitudes de Gaïa pourraient-elles suffire à tirer la mauvaise conclusion ? Pavlovsky établit une analogie avec un groupe de balles roulant le long d’une ligne idéale dans la même direction sans vitesse tangentielle s’éloignant de leur trajectoire. Si vous mesurez le mouvement des balles, mais que vous avez même une petite incertitude dans la précision de la mesure de leur vitesse tangentielle loin de la ligne, et que vous projetez ensuite vos mesures et leurs incertitudes dans le temps, vous prédisez à tort que les balles se disperseront heures supplémentaires.

La théorie de la matière noire froide est toujours le leader incontesté. Il y a plus de preuves pour cela, bien que les partisans du MOND diraient que ce n’est pas surprenant étant donné la différence dans le montant du financement consacré à la recherche sur la matière noire par rapport au MOND. D’autre part, MOND a remporté plusieurs victoires, comme la prédiction de l’accélération mesurée à partir des courbes de rotation des galaxies.

Cependant, les théoriciens de la matière noire sont finalement satisfaits de ce nouveau résultat.

« Nous avons réussi à éliminer l’un des principaux problèmes non résolus de la théorie de la matière noire froide », a déclaré Frank dans un communiqué. « Il continue de fournir une description remarquablement précise de l’évolution de notre univers. »

L’étude est décrite dans l’article (s’ouvrira dans un nouvel onglet) publié lundi 19 décembre dans la revue Nature Astronomy.

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