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En 2015, des astronomes observaient l'amas de galaxies de la Chevelure de Bérénice et ont remarqué quelque chose d'étrange : d'énormes « flocons » presque invisibles. Ces galaxies ont la taille de notre Voie lactée, mais brillent des centaines de fois plus faiblement. On les a appelées ultra-diffuses, c'est-à-dire « extrêmement étalées ». Au début, on pensait qu'il s'agissait de rares curiosités, mais on a vite découvert que ces galaxies sont très nombreuses dans l'Univers, peut-être autant que les galaxies normales.

En dix ans, les scientifiques ont construit des modèles informatiques et mené des observations avec les meilleurs télescopes. Il s'est avéré que les galaxies ultra-diffuses ne rentrent pas dans les schémas habituels. Par exemple, en général, plus une galaxie est grande, plus son halo invisible de matière noire est massif. Mais chez ces « flocons », la relation est rompue : pour une même taille, le halo peut être beaucoup plus léger ou plus lourd que prévu. De plus, dans certaines d'entre elles, les étoiles contiennent étonnamment beaucoup d'éléments lourds, comme si ces galaxies avaient connu une jeunesse mouvementée. Elles possèdent aussi un nombre suspect d'amas globulaires — des « amas » denses de centaines de milliers de vieilles étoiles. Les galaxies naines ordinaires n'ont pas une telle richesse.

Pourquoi ces galaxies sont-elles si gonflées et si sombres ? Plusieurs idées existent. Peut-être sont-elles nées dans des nuages de gaz en rotation qui ont empêché les étoiles de se rassembler en un centre dense. Ou bien elles étaient autrefois des galaxies normales, mais ont perdu leur gaz à cause d'explosions de supernovae ou des forces de marée de leurs voisines. Peut-être aussi ont-elles été « gonflées » par de la matière noire qui se comporte autrement que ce que l'on pense. Pour l'instant, pas de réponse unique.

Cet article de synthèse, publié pour le dixième anniversaire de la découverte, fait le point et trace des perspectives. Dans les années à venir, de nouveaux télescopes comme Euclid et Roman trouveront des milliers de ces galaxies. Alors, peut-être deviendra-t-il clair ce qu'elles sont : des géantes ratées, une sorte particulière de naines, ou quelque chose de complètement nouveau.