Cette étude vient peut-être clore un long débat passionné qui a commencé il y a deux ans au sujet d'un couple de galaxies naines qui semblaient très appauvries en matière noire, les galaxies NGC1052-DF2 et NGC1052-DF4. Une équipe vient en effet de montrer que NGC1052-DF4 est victime de cannibalisation par une grosse galaxie voisine qui a déjà accaparé la majorité de sa matière noire et est en train de faire de même avec ces étoiles, d'où son aspect très atypique. L'étude est parue dans The Astrophysical Journal.
C'est en 2018 que la première galaxie naine très déficiente en matière noire avait été découverte (NGC1052-DF2) puis elle fut suivie l'année suivante par une seconde galaxie du même type (NGC1052-DF4), par les mêmes astrophysiciens et dans la même zone, à proximité de grandes galaxies. Ces deux spécimens ont fait couler beaucoup d'encre parmi les spécialistes qui ne s'accordaient pas pour expliquer leur existence et sa conséquence : preuve ultime de l'inexistence de la matière noire ? preuve de l'inexistence de modèles de gravitation modifiée ? modèle de matière froide à revoir ? ou simplement des galaxies anormales ? ou bien mauvaise estimation de leur caractéristiques (à commencer par leur distance) ? Parmi les tentatives d'explications sont apparus plusieurs articles depuis début 2020 proposant un dépouillement par marée gravitationnelle. NGC1052-DF4 se trouve il est vrai très proche de la grande galaxie NGC 1035 qui est capable de ces méfaits cannibales.
Mireia Montes (Université de Sydney) et ses collaborateurs ont exploité le télescope spatial Hubble et le "petit" télescope IAC80 de 82 cm de l'Institut d'Astrophysique des Canaries pour scruter de près les étoiles qui composent NGC1052-DF4, et notamment dans sa périphérie, ainsi que ses amas globulaires dont les mouvements surprenants avaient conduit à déterminer une quantité très faible de matière noire. Ils voulaient vérifier cette hypothèse du dépouillement par effet gravitationnel. Pour cela, ils avaient besoin de produire des images à très longue pose pour atteindre les luminosités dans le visible extrêmement faibles.
L'imagerie profonde que Montes et son équipe obtiennent avec Hubble et le IAC80 (avec des poses de 60h!) montre la présence de queues de marées, des traînées d'étoiles qui apparaissent attirées par une grosse galaxie voisine appelée NGC 1035. Les queues de marées concernent à la fois des étoiles périphériques de la galaxie et certains de ses amas globulaires, qui se retrouvent alignés dans la même direction que celle des traînées stellaires. Le scénario du dépouillement apparaît ainsi tout à fait pertinent et cohérent avec les observations à la fois des étoiles périphériques et des amas globulaires.
Et les astrophysiciens démontrent que dans le cas d'une galaxie naine comme NGC1052-DF4, la cannibalisation par la grosse NGC 1035 a dû commencer par la matière noire. La matière noire en effet est théoriquement répartie d'une manière beaucoup moins concentrée que la matière baryonique, et sous la forme d'un halo sphéroïdal de grande étendue. Montes et ses collaborateurs estiment à 7% la fraction d'étoiles de la galaxie qui se situent dans les queues de marées, elle commence donc tout juste à être dépouillée de ces étoiles. En revanche, elle ne possède plus que 1% de la matière noire qu'elle devait posséder à son origine.
Les chercheurs précisent que si le scénario du dépouillement par effet de marée gravitationnelle est le bon, la galaxie NGC1052-DF4 devrait finir par disparaître complètement.
La découverte d'une deuxième galaxie semblant dépourvue de matière noire avait le potentiel de révolutionner le paradigme de la formation des galaxies en confortant la première découverte (celle de NGC1052-DF2), d'autant qu'elle était moins sujette à controverse (sur l'effet d'une mauvaise évaluation de sa distance exacte notamment). L'histoire est donc très probablement plus simple : NGC1052-DF4 avait de la matière noire mais se l'est fait voler par sa grosse voisine. Quant à NGC1052-DF2, étant donné son entourage, on peut penser qu'elle aurait pu subir le même traitement...
Ce travail montre l'importance de l'imagerie très profonde qui seule permet de détecter et de caractériser les sous structures très peu lumineuses autour des galaxies satellites des galaxies proches, pour en extraire des informations fondamentales sur des éléments sans cela inexplicables.
Lire aussi
Découverte d'une deuxième galaxie sans matière noire (23 mai 2019)
Matière Noire : le modèle SIDM plus performant que CDM pour expliquer les galaxies déficientes DF2 et DF4 (13 septembre 2020)
Source
The Galaxy "Missing Dark Matter" NGC 1052-DF4 is Undergoing Tidal Disruption
Mireia Montes et al.
The Astrophysical Journal, Volume 904, Number 2 (26 november 2020)
Illustration
La galaxie naine NGC1052-DF4 (au centre), imagée par le télescope IAC80 de l'Observatoire des Canaries. La galaxie cannibale NGC 1035 se trouve à gauche de l'image (Montes et al.)
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