Les astronomes sur le point de confirmer la découverte de la première galaxie sans étoiles
Des chercheurs se rapprochent de la confirmation que la galaxie connue sous le nom de « Cloud 9 » pourrait être la première galaxie « sans étoiles » ou « ratée » jamais découverte par l’humanité. Une galaxie sans étoiles est définie comme une structure cosmique presque dépourvue de toute étoile, malgré la présence d’une grande quantité de gaz et de poussière, qui sont normalement les éléments constitutifs des étoiles. Dans ce type de galaxie, la matière noire, une substance mystérieuse qui n’interagit pas avec la lumière, serait l’élément prédominant.
Située à 14 millions d’années-lumière de la galaxie spirale Messier 94 (M94), Cloud 9 est considérée comme le meilleur candidat pour une galaxie sans étoiles à ce jour. Elle contient un vaste nuage d’hydrogène avec une masse estimée à un million de fois celle du Soleil, ainsi qu’environ cinq millions de masses solaires de matière noire. Cependant, le télescope spatial Hubble a révélé en janvier de cette année que Cloud 9 n’émet pratiquement aucune lumière stellaire.
Ignacio Trujillo, chef de l’équipe de recherche à l’Instituto de Astrofísica de Canarias en Espagne, a déclaré que « l’aspect le plus frappant de notre recherche était l’absolue vacuité de l’image à l’emplacement de Cloud 9. Lorsque vous regardez une image atteignant ces profondeurs et que vous ne voyez rien où une structure contenant un million de masses solaires de gaz devrait être, c’est véritablement remarquable. »
Malgré la présence de suffisamment de matière pour former une petite galaxie, Cloud 9 semble ne jamais avoir développé une population stellaire significative. Cette combinaison de gaz sans étoiles, dans un environnement relativement normal, fait d’elle l’un des candidats les plus intéressants pour ce que les théoriciens appellent une galaxie « sombre » ou sans étoiles. Bien que ce concept ait été théoriquement prédit depuis des décennies, les cas confirmés par l’observation restent rares.
Trujillo a expliqué que la difficulté réside dans le fait que, sans étoiles, il n’y a pas de lumière visible à détecter. La seule façon de repérer de tels objets est d’analyser leur émission de gaz, généralement de l’hydrogène neutre observé dans les longueurs d’onde radio, associé à des imageries optiques extrêmement profondes pour exclure la présence d’une composante stellaire, même faible.
L’équipe a utilisé la caméra HiPERCAM sur le Gran Telescopio Canarias, le plus grand télescope optique au monde, pour obtenir les images les plus profondes jamais prises de la région de Cloud 9, environ dix fois plus profondes que les précédentes. Trujillo a noté que « le résultat était clair : nous n’avons détecté aucune émission stellaire dans la région correspondant à Cloud 9. »
Bien que ces résultats soient impressionnants, la question de savoir pourquoi certaines galaxies échouent à former des étoiles demeure un mystère. Les scientifiques ont une idée assez solide sur la façon dont une galaxie pourrait se former sans donner naissance à des étoiles. La principale explication théorique implique le rayonnement ultraviolet qui imprègne l’univers, qui, après l’époque de réionisation, chauffe le gaz dans les halos de matière noire de faible masse à des températures suffisamment élevées pour que le gaz ne puisse pas se refroidir efficacement et s’effondrer pour former des étoiles.
Les simulations de cette période cosmique prédisent que les halos de matière noire en dessous d’un certain seuil de masse, environ cinq milliards de masses solaires, devraient rester essentiellement sans étoiles. Cloud 9 a une masse de halo conforme à ce régime, ce qui laisse à penser que les galaxies sans étoiles ne sont pas des anomalies exotiques, mais une prédiction naturelle et abondante des modèles cosmologiques standard.
Malgré ces découvertes prometteuses, des investigations supplémentaires seront nécessaires avant que les scientifiques puissent déclarer avec certitude la découverte de la première galaxie sans étoiles. Des images plus profondes basées sur l’espace, comme celles fournies par le télescope spatial James Webb, pourraient potentiellement faire avancer la recherche, bien que le choix des filtres et des traceurs stellaires doive être soigneusement étudié.
Les résultats de l’équipe sont disponibles sur le site de dépôt de recherche arXiv.
Source : Space.com
