Une étude de la distorsion gravitationnelle des galaxies naines semble soutenir une théorie de la gravité modifiée plutôt que l'existence de la matière noire - cette dernière étant un élément clé du modèle standard de cosmologie.
La matière noire est une substance hypothétique qui représenterait environ 85 % de la matière de l'univers. Son influence gravitationnelle empêche les grands objets tels que les galaxies de se séparer lorsqu'ils tournent et des preuves de la matière noire peuvent également être trouvées dans le fond cosmique des micro-ondes - un rayonnement qui a été créé peu de temps après le Big Bang. Cependant, malgré l'abondance de preuves indirectes de la matière noire, les particules de matière noire n'ont jamais été détectées. Par conséquent, d'autres théories existent pour expliquer le comportement des galaxies, y compris celles qui modifient la loi de la gravitation.
On pense que la matière noire s'agglutine dans des halos - de grandes régions de matière noire qui sont maintenues ensemble par la gravité. On pense que les halos jouent un rôle important dans le développement et l'évolution de galaxies telles que la Voie lactée, qui elle-même semble être entourée d'un halo de matière noire.
Vulnérable à la déformation
Dans cette dernière recherche, Elena Asencio de l'Université de Bonn et ses collègues ont recherché des preuves de halos de matière noire autour des galaxies naines. Ce sont les types de galaxies les plus petits et les plus courants et peuvent être trouvés dans des amas ou entourant de plus grandes galaxies telles que la Voie lactée. En raison de leurs masses plus faibles, les galaxies naines sont particulièrement vulnérables à la déformation par les forces gravitationnelles exercées au sein d'un amas ou par une galaxie plus grande à proximité. Cependant, ces distorsions seraient réduites si les galaxies naines étaient enveloppées dans des halos de matière noire.
Pour explorer cette idée, Asencio et ses collègues ont examiné des images de télescope de l'amas Fornax, qui regorge de galaxies naines. Les images ont été prises par le Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral. Les astronomes ont ensuite tenté de reproduire les observations à l'aide de simulations informatiques basées sur le modèle standard de cosmologie – qui inclut la matière noire.
Étonnamment, cette approche n'a pas réussi. En effet, les calculs de l'équipe suggèrent que selon le modèle standard, les naines Fornax seraient déchirées par la gravité.
Hypothèse MOND
Désireux de découvrir ce qui maintenait les galaxies ensemble, l'équipe a fait plus de simulations - cette fois sans matière noire, et à la place en utilisant l'hypothèse de la dynamique newtonienne modifiée (MOND). Développé pour la première fois par le physicien israélien Mordehai Milgrom dans les années 1980, MOND dicte que la gravité devient plus forte dans le régime de faible accélération. Cette modification reproduit les observations de rotation des galaxies mais revient à la loi de Newton dans des environnements à forte accélération comme le système solaire.
L'étude de la rotation des galaxies exclut la gravité modifiée, n'est-ce pas ?
Contrairement à la matière noire, MOND a pu reproduire les observations de Fornax, jetant un nouveau doute sur l'existence de la matière noire. En effet, ce n'est pas la première étude suggérant que la dynamique et l'évolution de certaines galaxies ne peuvent pas être expliquées en invoquant la matière noire - et le nombre de telles observations est en augmentation. Cependant, MOND et d'autres théories qui modifient la gravité ont leurs propres lacunes théoriques et observationnelles - il est donc probablement trop tôt pour abandonner un modèle standard qui incorpore de la matière noire.
La recherche est décrite dans Avis mensuels du Royal Astronomical.
