La galaxie naine Tucana II a un halo de matière noire massif

Elle s’appelle Tucana II et est l’une des nombreuses galaxies naines en orbite autour de la Voie lactée. Selon une nouvelle étude, menée par des chercheurs du MIT à l’aide du télescope SkyMapper de l’Université nationale australienne, cette galaxie semble avoir un halo de matière noire exceptionnellement massif autour d’elle, beaucoup plus massif qu’on ne le pensait auparavant.
Pour comprendre la masse de ce halo, il faut savoir que cette galaxie naine a une masse stellaire qui est environ 3000 fois celle du Soleil. Son halo de matière noire a cependant une masse équivalente à celle de 10 millions de soleils, une différence que les scientifiques eux-mêmes s’efforcent maintenant d’expliquer.

Ces résultats suggèrent, selon l’astrophysicien du MIT Anirudh Chiti, que les premières galaxies de l’univers devaient être plus massives que ce qui a été calculé, et que ces halos de matière noire étendus et massifs étaient probablement une règle.
Tucana II, en fait, est une galaxie assez ancienne : à environ 163 000 années-lumière de nous, elle est relativement petite mais aussi très ancienne, comme les chercheurs l’ont constaté en analysant sa métallicité.

Ils ont découvert qu’il existe, autour de cette galaxie naine, des étoiles exceptionnellement éloignées qui parviennent à rester liées, du point de vue gravitationnel, à la même galaxie naine tout en n’en faisant pas partie, pour l’essentiel. La seule explication réside dans le fait qu’il doit y avoir un halo de matière noire grâce auquel ces étoiles très éloignées de la galaxie naine parviennent encore à ne pas se détacher gravitationnellement.
Une masse invisible dont on ne connaît pas la composition mais qui permet, comme le confirment de nombreuses études de ces dernières années, aux galaxies de ne pas se désagréger littéralement et de rester compactes. Un ingrédient crucial pour l’univers tel que nous le connaissons.

Cependant, cette étude propose de nouvelles énigmes : comment ces galaxies naines, vieilles et essentiellement très faibles en termes de population stellaire, possèdent-elles autant de matière noire ? Ce que nous savons des toutes premières galaxies et de la formation des galaxies “primordiales” doit probablement être partiellement réécrit : “Nous pensions que les premières galaxies étaient les plus petites et les plus faibles. Mais en fait, ils étaient peut-être plusieurs fois plus grands que ce que nous pensions, et pas si petits après tout”, explique Anna Frebel du MIT, qui a participé à l’étude.

Il y a peut-être une réponse : en analysant le niveau de métallicité des étoiles de cette galaxie naine, les chercheurs ont découvert que les étoiles elles-mêmes pouvaient être divisées en deux populations : celles de la périphérie ayant un niveau de métallicité très élevé et celles du centre ayant un niveau plus faible. Cela est probablement dû au fait que cette galaxie, dans les temps anciens, a eu une collision avec une autre galaxie et que la différence de métallicité pourrait s’expliquer par la contribution d’une nouvelle population d’étoiles.

De même, avec l’union des deux galaxies, l’union de leurs deux halos de matière noire se serait également produite, ce qui aurait formé le grand et massif halo que nous remarquons aujourd’hui. Une confirmation de cette théorie pourrait provenir de l’analyse d’autres petites galaxies naines “ultrafaibles” entourant la Voie lactée, notamment la Scène 1 et Bootes I (Boote’s Dwarf Galaxy).

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