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The puzzle of the galaxy with no dark matter

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Le puzzle de la galaxie sans matière noire

par Instituto de Astrofísica de Canarias

Comparaison entre une galaxie conventionnelle (ESO 325-G004) enveloppée d'un halo de matière noire, occupant la plaque la plus lourde sur l'échelle des poids, et la galaxie NGC 1277 (à gauche), dont l'étude de la distribution de masse révèle l'absence de matière noire. Crédit : Conception : Gabriel Pérez Díaz (IAC). Image de NGC 1277 : NASA, ESA et M. Beasley (IAC). Image de l'ESO 325-G004 : NASA, ESA et The Hubble Heritage Team (STScI/AURA) ; J.Blakeslee (Université de l'État de Washington)

Une équipe de scientifiques, dirigée par le chercheur de l'IAC et de l'Université de La Laguna (ULL) Sebastién Comerón, a découvert que la galaxie NGC 1277 ne contient pas de matière noire. C'est la première fois qu'une galaxie massive (elle a une masse plusieurs fois supérieure à celle de la Voie lactée) n'a pas mis en évidence cette composante invisible de l'univers. "Ce résultat ne correspond pas aux modèles cosmologiques actuellement acceptés, qui incluent la matière noire", explique Comerón.

Dans la cosmologie du modèle standard actuel, les galaxies massives contiennent des quantités substantielles de matière noire, un type de matière qui n'interagit pas de la même manière que la matière normale ; la seule preuve de son existence est la forte attraction gravitationnelle qu'elle exerce sur les étoiles et le gaz à proximité, et cette interaction est observable.

NGC 1277 est considérée comme un prototype de "galaxie relique", c'est-à-dire une galaxie qui n'a eu aucune interaction avec ses voisines. Les galaxies de ce type sont très rares et sont considérées comme les vestiges des galaxies géantes qui se sont formées aux premiers jours de l'univers.

"L'importance des galaxies reliques pour nous aider à comprendre comment les premières galaxies se sont formées a été la raison pour laquelle nous avons décidé d'observer NGC 1277 avec un spectrographe de champ intégral", explique Comerón. "A partir des spectres, nous avons fait des cartes cinématiques qui nous ont permis de déterminer la distribution de masse dans la galaxie jusqu'à un rayon d'environ 20 000 années-lumière", dit-il.

L'équipe a découvert que la distribution de masse dans NGC 1277 n'était que la distribution des étoiles, et à partir de là, ils en ont déduit que dans le rayon observé, il ne peut y avoir plus de 5% de matière noire, bien que les observations soient cohérentes avec l'absence totale de cette composant.

Cependant, les modèles cosmologiques actuels prédisent qu'une galaxie ayant la masse de NGC 1277 devrait avoir au moins 10 % de sa masse sous forme de matière noire, avec un maximum de 70 % sous cette forme. "Cet écart entre les observations et ce à quoi nous nous attendions est un casse-tête, et peut-être même un défi pour le modèle standard", note Ignacio Trujillo, chercheur à l'IAC et à l'ULL, qui a participé à l'étude.

L'article suggère deux explications possibles au manque de matière noire dans NGC 1277. "La première est que l'interaction gravitationnelle avec le milieu environnant au sein de l'amas de galaxies dans lequel cette galaxie est située a éliminé la matière noire", commente Anna Ferré-Mateu. , chercheur à l'IAC et à l'ULL qui a également participé à l'étude. "L'autre est que la matière noire a été chassée du système lorsque la galaxie s'est formée par la fusion de fragments protogalactiques, ce qui a donné naissance à la galaxie relique."

Pour les auteurs de l'étude, aucune de ces explications n'est entièrement satisfaisante, "donc le casse-tête de la formation d'une galaxie massive sans matière noire reste un casse-tête", insiste Comerón. Afin de poursuivre la recherche du mystère, l'équipe prévoit de faire de nouvelles observations avec l'instrument WEAVE sur le télescope William Herschel (WHT) à l'observatoire Roque de los Muchachos, sur l'île canarienne de La Palma.

Si ce résultat - que NGC 1277 n'a pas de matière noire - est confirmé, cela jetterait un doute fort sur les modèles alternatifs de la matière noire, à savoir les théories dans lesquelles la gravité est modifiée et la majeure partie de l'attraction gravitationnelle au sein des galaxies est due à une légère modification de la loi de la pesanteur à grande échelle. "Bien que la matière noire d'une galaxie spécifique puisse être perdue, une loi de gravité modifiée doit être universelle, elle ne peut pas avoir d'exceptions, de sorte qu'une galaxie sans matière noire est une réfutation de ce type d'alternative à la matière noire", note Trujillo.

Les résultats sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.

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COMMENTAIRES

La conclusion est incertaine car il ne faut jamais oublier  que le seul indice de présence de matiere noire  est la présence d un champ de gravité  et il faut pour cela des masses visibles   déjà  :la matière noire ne porte pas de cataphotes et ne réfléchit rien  !!

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More information: Sébastien Comerón et al, The massive relic galaxy NGC 1277 is dark matter deficient, Astronomy & Astrophysics (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202346291

Journal information: Astronomy & Astrophysics 

Provided by Instituto de Astrofísica de Canarias 

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