Une galaxie ressemble à un manège géant : les étoiles et le gaz tournent autour du centre, et la vitesse de leur mouvement révèle la quantité totale de matière dans ce manège. Si nous ne voyions que la matière lumineuse, les parties externes tourneraient plus lentement que ne le montrent les observations. Il existe donc une masse invisible – la matière noire – qui maintient la galaxie ensemble.
Les astronomes ont pris 20 galaxies de l'étude MIGHTEE et ont construit pour chacune une carte détaillée de sa rotation. Pour comprendre combien de matière ordinaire (étoiles et gaz) se trouve dans une galaxie, il faut savoir combien de lumière émet chaque étoile. Habituellement, on utilise un seul nombre moyen pour toute la galaxie, mais ici, pour la première fois, une approche « intelligente » a été appliquée : la luminosité des étoiles a été évaluée séparément dans différentes régions. C'est comme peser non pas tout le gâteau d'un coup, mais chaque morceau individuellement. Cette méthode a permis de séparer plus précisément la contribution des étoiles de celle de la matière noire.
Résultat : lorsque l'on tient compte du fait que différentes parties d'une galaxie émettent de la lumière différemment, les modèles de matière noire (les profils dits de Navarro-Frenk-White) s'ajustent beaucoup mieux aux données. Cela signifie que les futures recherches sur la matière noire devraient se concentrer non pas sur la galaxie dans son ensemble, mais sur ses différentes régions – sinon on risque de se tromper dans nos conclusions sur la structure de la partie cachée de l'Univers.
Le même principe s'applique dans la vie quotidienne : si vous voulez savoir combien de sucre il y a dans une compote, il ne suffit pas de goûter une cuillère du dessus – il faut remuer et évaluer tout le volume. Les astronomes savent maintenant « remuer » la lumière des galaxies, et cela nous rapproche de la résolution du mystère de la matière noire.
La vitesse de rotation des galaxies est mesurée par le décalage des ondes radio provenant des nuages d'hydrogène – c'est comme déterminer la vitesse d'une voiture en écoutant le changement de tonalité de son klaxon.