Les galaxies naines défient la matière noire ✛
Dans un passé lointain, après le Big Bang, des milliards de galaxies se sont formées. Dès la première moitié du XXe siècle, l'astronome Fritz Zwicky a remarqué que les amas de galaxies se déplacent trop rapidement et a supposé l'existence d'une masse invisible ; plus tard, Vera Rubin a démontré de manière convaincante que les étoiles de nombreuses galaxies tournent comme si quelque chose d'invisible les retenait. En l'honneur de la découverte de l'expansion de l'Univers, il convient également de rappeler Georges Lemaître, qui fut à l'origine de la théorie du Big Bang. Selon la théorie dominante, chaque galaxie est enveloppée d'un immense nuage de matière noire — une substance invisible qui n'émet pas de lumière mais attire la matière ordinaire par sa gravité. Ce nuage agit comme une épaisse coquille élastique qui protège la galaxie des influences extérieures. Cependant, les observations récentes montrent que les petites galaxies satellites qui orbitent autour de notre Voie lactée semblent étranges : leurs formes sont déformées et leurs étoiles se déplacent plus vite que prévu.
Elena Asensio et ses collègues ont décidé de vérifier si cela était vrai. Ils ont pris des données précises sur le mouvement de huit satellites nains classiques, obtenues grâce au télescope spatial Hubble, et ont calculé à quelle distance du centre de la Voie lactée la gravité déchirerait ces galaxies — c'est ce qu'on appelle le rayon de marée. Ils ont ensuite comparé ce rayon aux tailles réelles des galaxies. Dans le modèle standard avec matière noire, tous les satellites étaient en sécurité : leurs coquilles protectrices étaient si grandes que la Voie lactée ne pouvait pas les endommager. Mais si l'on abandonne la matière noire et que l'on adopte la théorie MOND (dynamique newtonienne modifiée), où la gravité à grande distance fonctionne un peu différemment, le tableau change radicalement. Pour plusieurs galaxies, le rapport entre leur taille et le rayon de marée dépasse le seuil critique — ce qui signifie qu'elles devraient être nettement étirées, voire déchirées. C'est exactement ce que les astronomes observent : chez des satellites comme la Petite Ourse et le Sculpteur, on a détecté des queues d'étoiles et des formes déformées, et la spectroscopie montre que leurs étoiles se déplacent de manière plus chaotique que prévu.
Ces résultats incitent à réfléchir : la matière noire est-elle vraiment nécessaire pour expliquer ce que nous voyons ? Si la théorie MOND est correcte, les lois de la gravité à grande échelle pourraient être incomplètes, tout comme les lois de Newton ont été affinées par la théorie de la relativité. Il est intéressant de noter que la destruction par les marées pourrait également alimenter les trous noirs supermassifs au centre des galaxies en capturant de la matière stellaire. De plus, certaines théories alternatives vont jusqu'à réviser la vitesse de la lumière, mais ici, le changement clé concerne la gravité. Ces données rappellent que les astronomes n'ont appris que récemment à détecter les ondes gravitationnelles — des ondulations de l'espace-temps qui, comme les marées, transportent de l'énergie. Et il est important de noter que ces galaxies sont pratiquement dépourvues d'hydrogène neutre, de sorte que le gaz ne peut pas expliquer leur comportement étrange.
La plus ronde de ces galaxies naines — le Lion II — est presque une sphère parfaite (ellipticité de seulement 0.07), tandis que la plus aplatie — la Petite Ourse — est fortement déformée (0.55), probablement à cause des forces de marée de la Voie lactée.
Cette situation rappelle le roman de science-fiction « Pandemonium » de Peter Hamilton, où des tempêtes gravitationnelles déchirent des systèmes stellaires, laissant derrière elles des flots d'étoiles.