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La matière noire pose une nouvelle énigme

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Par Laurent Sacco, Futura

Un groupe d'astronomes avance des arguments qui, selon eux, posent un grave problème au modèle de la matière noire froide, par ailleurs solidement soutenu par d'autres observations. Trop de galaxies naines et d'amas globulaires se rassembleraient selon une structure plane perpendiculaire au plan de la Voie lactée. Ce qui, toujours selon eux, n'est pas possible dans le cadre du modèle cosmologique standard.

Les observations des courbes de révolution des étoiles autour du centre de leurs galaxies montrent qu'elles tournent trop vite si l'on se base sur la loi de la gravitation de Newton ou sur la masse déduite de la luminosité des galaxies. Le plus probable est qu'il y ait de la matière cachée non lumineuse, de la matière noire. © Gianfranco Bertone

On pourrait croire que le temps se gâte pour la matière noire, à moins qu'il ne s'agisse que de problèmes temporaires qui disparaîtront avec une meilleure compréhension (en général plus fine) du modèle cosmologique standard basé sur la matière noire froide. Cela s'est déjà produit pour de nombreuses théories astrophysiques qui ont semblé temporairement réfutées.

Toujours est-il que ce sont les faits qui commandent en science et qu'il faut savoir abandonner ses préjugés. Or, déjà il y a quelque temps, une équipe d'astronomes de l'ESO annonçait que selon ses mesures des caractéristiques de 400 étoiles de la Voie lactée, la matière noire ne semblait pas donner de signes de sa présence dans l'environnement proche du Soleil. Selon eux, il fallait au minimum revoir l'hypothèse d'un halo sphérique de matière noire dans la Voie lactée.

Des problèmes avec la matière noire froide

Malheureusement, ils ajoutaient aussi que la nouvelle forme du halo nécessaire pour maintenir l'existence de la matière noire, requise par d'autres observations, ne semblait pas compatible avec ses propriétés admises jusque-là. Sans nier l'existence de la matière noire, ces astronomes en déduisaient qu'elle en devenait encore plus énigmatique.

UGC 9618, également connu sous le nom VV 340 ou 302 Arp, se compose d'une paire de galaxies spirales très riches en gaz dans leurs premiers stades d'interaction : VV 340A est vue par la tranche à gauche, et VV 340B de face à la droite. UGC 9618 est à 450 millions d'années-lumière de la Terre. © Nasa, Esa, the Hubble Heritage (STScI/AURA)-Esa/Hubble Collaboration, A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

Voilà maintenant qu'un autre groupe d'astronomes pointe du doigt un nouveau problème dans the journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society avec un article déposé sur arxiv.

En utilisant les données du Sloan Deep Sky Survey ainsi que d'autres collectées pendant le XXe siècle, ils annoncent avoir découvert que beaucoup d'amas globulaires et de filaments d'étoiles et de gaz, en plus de ce que l'on savait déjà pour des galaxies naines, se rassemblaient selon une vaste structure plane s'étendant perpendiculairement de part et d'autre de la Voie lactée. Réparti sur des distances allant de 33.000 à 1.000.000 d'années-lumière environ du centre de la Galaxie, ce rassemblement d'objets serait stable.

Trop de galaxies naines issues de courants de marée

On pourrait penser, et c'est peut-être bien le cas, que l'on aurait juste découvert les restes des conséquences d'une collision de la Voie lactée avec une autre galaxie, comme Hubble en a observé d'autres exemples. Quand une collision galactique se produit, la gravitation arrache des filaments d'étoiles de la galaxie la moins massive, formant ce qu'on appelle des courants de marée. Des galaxies naines peuvent en théorie se former par la suite à partir de ces restes galactiques. 


Sur cette animation, on voit d'abord 11 galaxies naines déjà connues (en jaune) puis les 13 récemment découvertes (vert). S'y ajoutent en bleu des amas globulaires dis jeunes et en rouge des courants de marée. Les distances sont en kiloparsecs. On voit clairement une structure plane perpendiculaire au plan de la Voie lactée. Selon le modèle de la matière noire froide, une distribution isotropique devait être attendue. © Marcel Pawlowski-YouTube

Mais selon les chercheurs, cette structure anisotropique pourrait ne pas être compatible avec la théorie de la matière noire froide. Cette dernière prévoit en effet de nombreuses petites galaxies naines qui devraient être rassemblées de façon isotrope autour de la Voie lactée. Si celles que l'on trouve ne le sont majoritairement pas mais s'expliquent par des courants de marée, un problème se pose.

L'un des chercheurs, auteur de l'article, Pavel Kroupa, professeur à l'université de Bonn (Allemagne), va même plus loin dans un autre article déposé sur arxiv, en n'hésitant pas à parler de réfutation du modèle cosmologique standard. Pour lui, il se pourrait bien qu'il faille en revenir à des théories comme Mond. Peut-être même ces observations sont-elles la pointe émergée d'un iceberg où les relations entre l'espace, le temps et la matière, sa masse, sont unifiées par une toute nouvelle physique encore à naître.

Gageons qu'il est encore bien trop tôt pour abandonner le modèle cosmologique standard. Mais nul doute que des réponses doivent être apportées à ces énigmes et qu'il faut garder à l'esprit que l'univers a probablement encore bien des surprises en réserve pour nous.

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