Le fil de perles du cosmos : comment des galaxies ont perdu leur matière noire ✛ ✦
Des galaxies sans matière noire, c'est comme des perles dont on aurait retiré le fil invisible. Autour de la galaxie elliptique NGC 1052 s'étire une chaîne de huit naines fantomatiquement pâles : elles ne contiennent presque pas de cette masse mystérieuse qui fait tourner les bras spiraux. Vera Rubin a la première montré que sans ce squelette invisible, les étoiles s'éparpilleraient. Fritz Zwicky avait déjà suspecté un déficit dans les amas, et Edwin Hubble a fait des distances l'outil principal de la géodésie cosmique. Ici, dans le champ de NGC 1052, la nature a exhibé un résidu purement baryonique – un défi à la cosmologie canonique.
Mais ce fil aurait pu n'être qu'une illusion : le groupe de galaxies NGC 1035 au premier plan (~13 Mpc) se projette simplement sur le groupe lointain NGC 1052 (~20 Mpc), créant une linéarité trompeuse. Le débat exigeait des distances précises – et c'est là qu'intervint un heureux hasard.
Les images d'archives de Hubble ont permis d'appliquer la méthode des fluctuations de brillance de surface (SBF). Cette technique photométrique mesure la distance à partir de la granulation des étoiles non résolues – granulation atténuée par la poussière cosmique de notre Voie lactée. Mais la véritable percée est venue de James Webb. Ses images les plus profondes, prises par coïncidence en parallèle de la recherche d'un trou noir supermassif en fuite, ont révélé le sommet de la branche des géantes rouges (TRGB) – un autre étalon, fondé sur des étoiles géantes en éruption. Les vitesses radiales issues de la spectroscopie ont complété le tableau tridimensionnel.
Verdict : les huit maillons de la chaîne appartiennent au groupe NGC 1052 (~20 Mpc). L'illusion s'est dissipée. Mais pour la plus célèbre des galaxies, DF2, la distance SBF s'est établie à 17,7±1,4 Mpc – nettement plus proche que les anciennes estimations de Hubble (21,7 Mpc). Et James Webb a confirmé : la TRGB donne 17,6±0,6 Mpc. La chaîne s'est resserrée – ce qui implique que la collision dans le scénario de la « naine balle » était plus compacte. La nouvelle géométrie exige une remodélisation : les galaxies survivantes se sont dispersées après un choc encore plus dense.
La perspective est alléchante. Un programme JWST (GO 12429) a déjà été approuvé, qui fournira des distances TRGB homogènes pour tous les maillons visibles – soit il bouclera la chaîne en une seule image dynamique, soit il révélera des cassures indiquant une chorégraphie plus complexe. Ces galaxies sans matière noire sont des fossiles vivants de l'Univers primordial, où le lien entre baryons et masse cachée n'était pas si rigide. Les comprendre, c'est se rapprocher de la réponse à ce qu'est réellement la fondation invisible, dans la toile de laquelle sont suspendues toutes les perles du cosmos. Il faut y réfléchir : retirez le manteau sombre de la Voie lactée, et toutes ses étoiles s'éparpilleront comme une poignée de sable.
DF2 est apparue pour la première fois sur des plaques photographiques en 1978, mais son anomalie stupéfiante – l'absence quasi totale de matière noire – n'a été comprise que quarante ans plus tard, en 2018.