La matière noire et l'alignement des galaxies naines

En juillet 2015, dans un article publié par l'astrophysicien Noam Libeskind et ses collègues de l'Institut Leibniz d'astrophysique de Potsdam, en Allemagne, dans les "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" (MNRAS, 2015), on apprend que la matière noire expliquerait l'alignement des galaxies naines satellites de la Voie Lactée.

Les effets de la matière noire

En vertu de la gravité, en principe les galaxies satellites doivent se répartir de façon sphérique autour de la galaxie centrale. Ce principe est valable pour la Voie Lactée comme pour les amas de galaxies. Cette distribution peut-être simulée sur ordinateur sur de très longue périodes de temps.

Confrontant les observations aux modèles, dans les années 1930 Fritz Zwicky constata que ce modèle n'expliquait pas la distribution des galaxies satellites dans l'amas de Coma (Chevelure de Berenice) et évoqua pour la première fois l'influence d'une "matière noire", invisible et indétectable qui solidariserait l'ensemble et influencerait les déplacements de la matière.
Cette matière noire serait omniprésente dans l'Univers et pourrait a priori également avoir un effet local sur la distribution des galaxies naines et même des étoiles au sein des galaxies.

Simulation de l'agglomération des galaxies autour des noeuds de filaments de matière noire réalisée par les superordinateurs de l'Institut Kavli d'astrophysique des particules et de cosmologie de l'Université Stanford. Document KIPAC.

Cette théorie fut révolutionnaire en son temps et même si elle explique plutôt bien la dynamique des galaxies et de leurs satellites, elle fait encore l'objet de débats très controversés. Et pour cause, le modèle Standard n'a pas usurpé son nom et tous les astronomes n'acceptent pas une théorie sans preuve, encore moins une théorie exotique, même si elle peut expliquer les observations.

Les astronomes ont longtemps pensé que l'arrangement des galaxies dans les amas et des galaxies naines autour de la Voie Lactée résultait d'une distribution sphérique de la matière noire autour de la galaxie centrale. Cette substance hypothétique dont on ignore encore la composition et la structure n'interagit avec la matière ordinaire que par l'interaction gravitationnelle. Etant donné que cette force porte son influence à longues distances, la matière noire jouerait un rôle clé dans la formation des galaxies, l'expansion de l'univers, bref dans l'évolution du cosmos.

Cette représentation illustre le courant de galaxies, le flux galactique le long de la "super-autoroute" cosmique et sur le "pont de Virgo", dans la région entourant la Voie Lactée (MW), celle d'Andromède et de Centaurus A. Ces courants s'expliqueraient par l'alignement des galaxies le long de filaments de matière noire. Document N.Libesking/AIP.

En 2014, Noam Libeskind et ses collègues ont découvert que les galaxies naines satellites de la Voie Lactée s'alignaient de façon particulière.

Les résultats des recherches de l'équipe dirigée par Libesking ont montré que ces galaxies seraient entraînées par des structures cosmiques de matière noire qui s'étendraient bien au-delà de la Voie Lactée.

En effet, il existerait un réseau d'énormes filaments de matière noire le long desquels les galaxies naines s'aligneraient comme on le voit sur les schémas ci-joints.

Mais reste la question qui fâche : où se trouve cette matière noire dont on parle ? L'a-t-on détectée ? Les astronomes ont bien détecté certaines émissions X de gaz chaud (cf. l'amas NGC 2300 alias Arp 114) ainsi que des corps sombres mais quant à dire qu'il s'agit de la matière noire qu'ils recherchent, ce n'est pas tout à fait pareil.

C'est l'une des raisons pour laquelle Pavel Kroupa parmi d'autres astrophysiciens réfute cette théorie sous prétexte qu'il s'agit de spéculations non corroborées par l'observation.

Or, les travaux de Libesking prouvent aujourd'hui que Kroupa se trompe et que ce modèle expliquerait mieux les observations que n'importe quelle autre théorie classique. Espérons que l'avenir apportera un peu de lumière sur cette matière noire insaisissable.