Deux galaxies presque dépourvues de matière noire découvertes dans l’amas de la Fournaise

Une équipe d'astronomes a identifié deux galaxies fantomatiques dans l'amas de la Fournaise qui semblent ne contenir presque aucune matière noire, marquant seulement le deuxième cas connu d'une telle paire jumelle et ajoutant une nouvelle tension aux modèles standard de formation des galaxies.

Les galaxies, FCC 224 et FCC 240, se situent à la périphérie de l'amas de la Fournaise, à environ 60 millions d'années-lumière de la Terre. Une étude dirigée par Maria Luísa Buzzo de l'université de Yale, publiée sur le serveur de prépublication arXiv le 22 mai et rapportée par Phys.org le 9 juin, a utilisé l'instrument MUSE du Very Large Telescope pour mesurer les mouvements internes des galaxies.phys+1

Des étoiles se déplaçant trop lentement

Les deux galaxies présentent des dispersions de vitesse extrêmement faibles : leurs étoiles et leurs amas globulaires se déplacent si lentement que l'attraction gravitationnelle peut s'expliquer par la seule matière visible, sans besoin d'un halo de matière noire. Leurs masses dynamiques à l'intérieur du rayon de demi-lumière correspondent à leurs masses stellaires, tombant bien en dessous des valeurs attendues pour des galaxies naines typiques.gadgets360+1

Les deux abritent également des amas globulaires inhabituellement brillants avec une fonction de luminosité favorisant les objets massifs, correspondant étroitement aux caractéristiques de NGC 1052-DF2 et NGC 1052-DF4, la seule paire de galaxies déficientes en matière noire confirmée précédemment.phys+1

Tester le scénario de la « naine balle »

La recherche étudie l'hypothèse de la « naine balle », qui propose que lorsque deux galaxies naines riches en gaz entrent en collision à grande vitesse, leurs halos de matière noire se traversent tandis que la matière ordinaire entre physiquement en collision, séparant les étoiles de la matière noire et déclenchant une intense poussée de formation d'étoiles.phys+1

Soutenant ce scénario, FCC 224 et FCC 240 ont presque le même âge — environ 10 milliards d'années — et leurs amas globulaires partagent le même âge et la même métallicité que les corps stellaires diffus de leurs galaxies hôtes, suggérant que tout s'est formé ensemble lors d'un seul épisode violent.phys

Cependant, une différence ressort. Alors que DF2 et DF4 sont séparées d'environ 240 kiloparsecs avec une traînée étendue de débris s'étendant sur deux mégaparsecs, FCC 224 et FCC 240 ne sont distantes que de 75 kiloparsecs et dérivent l'une vers l'autre à seulement 16 kilomètres par seconde, formant ce qui semble être une paire compacte liée gravitationnellement.phys

Implications pour la cosmologie

La découverte de FCC 224 en tant que galaxie déficiente en matière noire en dehors du groupe NGC 1052 a été confirmée pour la première fois en 2025 à l'aide de l'observatoire W.M. Keck. La nouvelle étude prolonge ces travaux en montrant que sa compagne FCC 240 partage les mêmes propriétés particulières.keckobservatory

« Pris ensemble, ces résultats suggèrent que FCC 224 et FCC 240 pourraient s'être formées lors d'une collision à grande vitesse similaire à l'événement proposé pour DF2 et DF4 », concluent les chercheurs. S'ils sont confirmés, ces résultats indiqueraient que le processus créant des galaxies sans matière noire n'est pas une anomalie locale unique, mais un phénomène plus large — que les simulations cosmologiques standard n'ont pas encore réussi à reproduire.phys