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Article paru le 27 mars 2016
Sans doute, beaucoup de physiciensphysiciens des hautes énergies et d'astrophysiciensastrophysiciens spécialistes des astroparticules s'attendaient à ce que la nature de la matière noirematière noire soit déterminée pendant la première décennie du XXIe siècle. Que ce soit avec les détecteurs du LHC ou avec AMS, il n'en a rien été. Parallèlement, la théorie Mond, une alternative crédible à la matière noire, a marqué des points au niveau des galaxies, même si elle continue à ne pas sembler compatible avec les observations concernant le rayonnement fossile.
La traque continue et tout récemment, l'hypothèse qu'elle soit constituée, au moins partiellement, de trous noirstrous noirs primordiaux, a refait surface avec la découverte des trous noirs binairesbinaires par les membres de la collaboration Ligo. Des détecteurs enterrés ont aussi été upgradés comme le montre l'exemple de Xenon 1T. On affine aussi les modèles de la naissance des structures galactiques en tenant compte de la relativité en espérant poser de nouvelles contraintes sur la nature de la matière noire.
Les astrophysiciens ont récemment mis en évidence des galaxies de la taille de la Voie lactéeVoie lactée mais contenant nettement moins d'étoilesétoiles car leur luminositéluminosité est comparable à celle des galaxies nainesgalaxies naines. Elles ont été appelées des galaxies ultra-diffuses, ou UDG en anglais, par l'astronomeastronome Pieter van Dokkum de l'université de Yale.
Une vidéo de présentation du GTC. C’est actuellement le plus grand télescope du monde. © Gianluca Lombardi, YouTube
Elles sont probablement assez nombreuses dans l'universunivers observable car ne serait-ce que dans l'amas de la Chevelure de Bérénice ou Amas de ComaComa, parmi un vaste groupe qui contient plus de 1.000 galaxies, des centaines ont été mises en évidence à l'aide du télescopetélescope Subaru à Hawaï. Les astronomes en avaient déduit que pour résister aux forces de maréeforces de marée gravitationnelles des autres grandes galaxies, les UDG devaient contenir des quantités importantes de matière noire, jusqu'à en être constituées à au moins 98 %.
Une galaxie de la taille de la Voie lactée avec 99,96 % de matière noire
L'astronome Michael Beasley a voulu en avoir le cœur net et avec ses collègues, il a utilisé le Gran Tecan (pour Gran Telescopio CanariasGran Telescopio Canarias), ou GTC, qui fait partie de l'observatoire deldel Roque de los Muchachos. Il est situé à 2.400 mètres d'altitude, sur l'île de La Palma aux Canaries.
Le GTC a permis d'examiner de plus près une UDG dans l'amas de la Vierge : VCC 1287. Comme ils l'expliquent dans un article sur arXiv, la méthode que les chercheurs ont utilisée pour déterminer la massemasse de la galaxie a consisté à déterminer les mouvementsmouvements de 7 amas globulairesamas globulaires en orbiteorbite autour de l'UDG. Les calculs ont montré qu'elle contient au total 80 milliards de masses solaires. Avec sa taille semblable à celle de notre Voie lactée, elle doit donc abriter 3.000 fois plus de masse sous forme de matière noire que sous forme d'étoiles, alors que ce rapport est de 15 dans la Voie lactée.
Comment un tel objet a-t-il pu se former ? Peut-être qu'au début de son histoire, qui aurait commencé comme celle d'une galaxie normale, sa capture puis sa chute dans l'amas de la Vierge l'aurait conduite à être dépouillée de son gazgaz par les autres galaxies. Il ne serait plus resté que la matière noire et un taux de formation de nouvelles étoiles très bas à cause de sa pauvreté en baryonsbaryons.
