Les astronomes de Harvard suggèrent que la forme déformée de la Voie lactée est due à un halo irrégulier de matière noire. Cela conforte les théories d’une collision galactique passée et offre un aperçu de la nature de la matière noire. Crédit : Stefan Payne-Wardenaar ; Nuages de Magellan : Robert Gendler/ESO
Les résultats des astronomes renforcent l’hypothèse de l’évolution de notre galaxie.
Le voie Lactée est souvent représenté comme un disque plat et rotatif composé de poussière, de gaz et d’étoiles. Mais si vous pouviez effectuer un zoom arrière et prendre une photo de bord, elle présente en réalité une déformation distinctive, comme si vous essayiez de tordre et de plier un disque vinyle.
Même si les scientifiques savent depuis longtemps, grâce à des données d’observation, que la Voie lactée est déformée et que ses bords sont évasés comme une jupe, personne ne peut expliquer pourquoi.
Découvertes des astronomes de Harvard
Maintenant, les astronomes de Harvard au Centre d’Astrophysique | Harvard et Smithsonian (CfA) ont effectué les premiers calculs expliquant pleinement ce phénomène, avec des preuves irréfutables indiquant que la Voie lactée est enveloppée dans un halo décalé de matière noire. Ces travaux renforcent également la réflexion actuelle sur l’évolution de la galaxie et pourraient offrir des indices sur certains des mystères de la matière noire.
Le disque galactique de la Voie lactée est déformé et évasé, semblable à la galaxie ESO illustrée ici. Le télescope spatial Hubble de la NASA a photographié cette galaxie inhabituelle, révélant des détails remarquables de son disque poussiéreux déformé et montrant comment les collisions de galaxies déclenchent la naissance de nouvelles étoiles. La poussière et les bras spiraux des galaxies spirales normales, comme notre Voie lactée, semblent plats lorsqu’ils sont vus par la tranche. Crédit : NASA/Institut scientifique du télescope spatial
Les nouveaux calculs ont été dirigés par Jiwon Jesse Han, étudiant à la Griffin Graduate School of Arts and Sciences affilié au CfA. Publié dans la revue Astronomie naturelleles travaux incluent les co-auteurs Charlie Conroy et Lars Hernquist, tous deux membres du corps professoral du CfA et du Département d’astronomie.
Le halo stellaire et la matière noire
Notre galaxie est située à l’intérieur d’un nuage diffus appelé halo stellaire, qui s’étend beaucoup plus loin dans l’univers. Dans un travail révolutionnaire publié l’année dernière, l’équipe de Harvard a déduit que le halo stellaire est incliné et de forme elliptique, comme un zeppelin ou un ballon de football.
Sur cette base, l’équipe a adopté la même forme pour le halo de matière noire, la plus grande entité qui englobe tout ce qui se trouve dans et autour de la Voie lactée. La matière noire représente 80 % de la masse de la galaxie, mais elle est invisible car elle n’interagit pas avec la lumière. Il faut donc en déduire la forme de ce halo. En utilisant des modèles pour calculer les orbites des étoiles dans un halo de matière noire incliné et oblong, l’équipe a trouvé une correspondance presque parfaite avec les observations existantes d’une galaxie déformée et évasée.
Implications et perspectives
« Un halo sombre incliné est en fait assez courant dans les simulations, mais personne n’avait exploré son effet sur la Voie lactée », a déclaré Conroy. « Il s’avère que l’inclinaison est une manière élégante d’expliquer à la fois l’ampleur et la direction du disque bancal de notre galaxie. »
Les scientifiques pensaient depuis longtemps que la Voie Lactée s’était formée à la suite d’une collision galactique ; les travaux des astronomes renforcent encore cette hypothèse.
« Si la galaxie évoluait d’elle-même, elle aurait eu ce joli halo sphérique, ce joli disque plat », a déclaré Han. « Le fait que le halo soit incliné et ait la forme d’un ballon de football suggère que notre galaxie a connu un événement de fusion, au cours duquel deux galaxies entrent en collision. »
« Il s’avère que l’inclinaison est une manière élégante d’expliquer à la fois l’ampleur et la direction du disque bancal de notre galaxie. »
— Charlie Conroy, Département d’astronomie
Leur calcul de la forme probable du halo de matière noire pourrait également fournir des indices sur les propriétés et la nature des particules de la matière noire elle-même, qui restent des mystères non résolus en physique. « Le fait que la galaxie ne soit pas sphérique dans nos données implique qu’il existe une certaine limite à laquelle la matière noire peut interagir avec elle-même », a expliqué Han.
La confiance dans ces découvertes pourrait conduire à de meilleures façons d’étudier intelligemment la matière noire inobservable qui constitue la majeure partie de l’univers. Cela inclut de nouvelles façons de détecter les signatures cinématiques des sous-halos sombres, qui sont des halos miniatures de matière noire parcourant la galaxie.
