La galaxie NGC 1560 est une modeste île d'étoiles et de gaz à dix millions d'années-lumière de nous. Sa courbe de rotation, mesurée pour la première fois en 1991, est devenue une icône pour ceux qui cherchent une alternative à la matière noire. Sur le graphique de la vitesse de rotation en fonction du rayon, on voit des inflexions qui semblent reproduire exactement celles de la distribution de la matière ordinaire. C'est la règle de Renzo : chaque détail de la matière visible doit laisser une empreinte dans la courbe de rotation, et inversement. Une belle idée, mais jusqu'ici personne ne l'avait vérifiée systématiquement.

Les auteurs de la nouvelle étude ont décidé de comparer les empreintes digitales pour de vrai. Ils ont lissé les courbes de rotation à l'aide de processus gaussiens (une méthode qui sépare la forme à grande échelle des petites fluctuations) et ont identifié les particularités : des zones où le signal dépasse le bruit de plus d'un facteur deux. Ensuite, pour chaque galaxie, ils ont construit les prédictions de deux modèles : le modèle cosmologique standard ΛCDM (avec matière noire) et la dynamique newtonienne modifiée MOND (sans matière noire). La similarité des résidus a été évaluée à l'aide du coefficient de corrélation de Pearson et du coût de la transformation dynamique temporelle (un algorithme qui compare deux séquences de données).

Mais lorsque les auteurs sont passés à la base SPARC de 60 galaxies, le tableau a changé. Des particularités dans les courbes de rotation observées ont été trouvées dans 25 galaxies, mais aucune dans les courbes baryoniques. En moyenne, la corrélation entre les vitesses observées et baryoniques s'est révélée inférieure de 3σ aux attentes des deux modèles. Dans les simulations MaGICC et CLUES, les corrélations n'ont pas dépassé le niveau attendu pour un halo de matière noire lisse. Les empreintes digitales ne correspondent pas.

Pour comprendre à quel point la situation est mauvaise, les auteurs ont effectué des tests factices. Il s'est avéré que pour distinguer MOND et ΛCDM au niveau de 5σ, il faudrait réduire le bruit des observations d'environ 80%. Cela signifie que les données actuelles sont trop grossières pour enterrer ou ressusciter définitivement la règle de Renzo. Mais une chose est claire : les exemples intuitivement convaincants comme NGC 1560 pourraient être des fluctuations statistiques. Ce travail fait passer la règle de Renzo du domaine des impressions visuelles à celui de la vérification quantitative, et réduit l'espace pour les théories alternatives de la gravité.

À l'avenir, des observations plus précises, par exemple avec le futur radiotélescope SKA, permettront de voir si la matière noire laisse réellement ses propres empreintes, encore invisibles. En attendant, NGC 1560 reste une belle énigme : une galaxie solitaire dont les inflexions de la courbe de rotation ressemblent tellement à celles de sa matière visible qu'on est tenté de croire à une explication simple sans matière noire. Mais les statistiques sont une science rigoureuse, et elles disent : ne vous laissez pas tromper.