Des astronomes découvrent 50 galaxies « fantômes » qui manquaient à l’appel et pourraient résoudre une énigme cosmique

Depuis l’Italie, une équipe d’astronomes a repéré des dizaines de petites galaxies très pâles autour de trois voisines lointaines.

Cette recherche, rapportée par le média scientifique américain Live Science, s’intéresse à une question qui agite les spécialistes depuis des décennies : combien de petites galaxies gravitent réellement autour des grandes ? Les nouveaux relevés pourraient aider à mieux comprendre la répartition de la matière noire dans l’Univers.

Des satellites galactiques longtemps restés invisibles

Les scientifiques ont identifié 47 galaxies naines candidates autour de trois galaxies situées à des distances comprises entre 17 et 100 millions d’années-lumière de la Terre. Quatre seulement étaient déjà connues. Les autres étaient si peu lumineuses qu’elles avaient échappé aux observations précédentes.

Ces objets gravitent autour de NGC 5068, une galaxie spirale à 17 millions d’années-lumière, de NGC 5084, une galaxie lenticulaire distante de 80 millions d’années-lumière, et de NGC 5087, une galaxie elliptique située à environ 100 millions d’années-lumière.

Les chercheurs ont repéré 47 petites galaxies très faibles autour de trois grandes galaxies, dont 43 n’avaient jamais été signalées.

Les galaxies naines sont des systèmes beaucoup moins massifs que la Voie lactée. Celles repérées dans cette étude posséderaient une masse comprise entre un million et un milliard de fois celle du Soleil. Elles restent donc très modestes à l’échelle cosmique, tout en jouant un rôle majeur dans les modèles qui décrivent la formation des galaxies.

Une vieille énigme autour de la Voie lactée

Depuis longtemps, les calculs issus du modèle cosmologique standard prévoient un grand nombre de petites galaxies satellites autour des grandes galaxies. Or, autour de la Voie lactée, les astronomes en ont observé moins que prévu. Ce décalage est connu comme le problème des galaxies satellites manquantes.

La situation s’est compliquée avec des travaux portant sur l’Univers local. Certaines grandes galaxies semblent, à l’inverse, entourées d’un nombre très élevé de satellites. Leur disposition autour de leur galaxie hôte soulève aussi des interrogations.

Pour Crescenzo Tortora, chercheur à l’Institut national italien d’astrophysique et responsable de l’équipe, ces observations ne relèvent pas d’un simple inventaire. « Étudier ces îles d’étoiles presque invisibles n’est pas seulement une collection de timbres astronomiques », a-t-il déclaré. « C’est le seul moyen dont nous disposons pour résoudre certaines des grandes énigmes du modèle cosmologique et comprendre enfin comment la mystérieuse matière noire façonne tout l’Univers. »

Des images très profondes et une vérification à l’œil nu

L’équipe a utilisé le Très Grand Télescope de l’Observatoire européen austral, installé au Chili, dans le cadre d’un relevé mené avec son télescope dédié aux grands champs. Les images obtenues figurent parmi les plus profondes réalisées autour de ces trois galaxies.

Les chercheurs n’ont pas confié toute la sélection à un programme informatique. Ils ont inspecté les images avec soin afin de ne pas écarter des objets très diffus. Ils ont aussi masqué la lumière d’étoiles situées au premier plan et d’autres sources lumineuses, ce qui a permis de faire ressortir les silhouettes faibles des galaxies candidates.

• des galaxies naines sphéroïdales ;
• des galaxies naines elliptiques ;
• des galaxies naines irrégulières ;
• des objets présentant des structures qui évoquent de petites galaxies spirales.

La forme d’une galaxie et la manière dont sa luminosité décroît de son centre vers ses bords fournissent des indices sur sa nature. Rossella Ragusa, chercheuse à l’Institut national italien d’astrophysique, souligne que les nouvelles données ont permis de mieux mesurer ces profils lumineux.

« Grâce aux observations profondes, nous avons pu non seulement mieux voir certaines galaxies extrêmement faibles, mais aussi caractériser leurs profils lumineux avec un rapport signal sur bruit élevé », a-t-elle expliqué. En recueillant davantage de lumière, l’équipe a ainsi cartographié plus précisément les régions externes, les plus ténues.

Pourquoi les bords des galaxies comptent autant

Les zones périphériques d’une galaxie sont souvent les plus difficiles à étudier. Leur lumière se confond facilement avec le fond du ciel, les étoiles de notre propre galaxie ou les traces laissées par les instruments. Pourtant, ces régions peuvent renseigner sur l’histoire du système : interactions avec une galaxie voisine, perte de gaz, formation d’étoiles ou influence gravitationnelle de la galaxie principale.

Dans l’un des cas étudiés, une galaxie naine déjà signalée à partir de données moins détaillées a pu être mesurée avec une meilleure précision. Les chercheurs ont notamment affiné l’estimation de ses dimensions et de la forme de son halo lumineux externe.

Le télescope Euclid attendu pour confirmer les résultats

Les 47 objets repérés restent des candidats. Des observations complémentaires sont nécessaires pour établir avec certitude qu’il s’agit bien de galaxies naines liées aux trois grandes galaxies ciblées, et non d’objets placés à une autre distance.

Le secteur observé se trouve dans le champ de vision du télescope spatial Euclid. Cette mission européenne doit cartographier une vaste partie du ciel afin d’étudier la matière noire et l’énergie sombre. Ses premières images ont déjà révélé de nombreuses galaxies naines.

« Nous avons hâte d’étudier ces mêmes champs avec les yeux d’Euclid, afin de confirmer ou d’actualiser nos résultats », a déclaré Crescenzo Tortora.

Les données d’Euclid pourront vérifier si ces faibles taches lumineuses sont bien des galaxies satellites et préciser leur distance.

Ce que cette recherche implique pour la France

La France participe à la mission Euclid par l’intermédiaire de ses laboratoires de recherche et du Centre national d’études spatiales. Les futures données du télescope intéresseront donc directement les équipes françaises travaillant sur la cosmologie, la formation des galaxies et la matière noire.

Pour le public, cette étude rappelle aussi une limite fondamentale de l’astronomie : voir loin ne signifie pas forcément tout voir. Une galaxie peut contenir des millions d’étoiles tout en restant difficile à distinguer si elles sont dispersées sur une grande zone et produisent une lumière très faible.

La matière noire, elle, ne produit pas de lumière détectable. Les astronomes l’infèrent par son effet gravitationnel sur les étoiles, les galaxies et la lumière. Les petites galaxies satellites constituent ainsi des repères précieux : leur nombre, leur masse et leur répartition peuvent mettre à l’épreuve les modèles décrivant cette composante invisible de l’Univers.

Hélène Vasseur

Lecture rapide : rédactrice en chef d’Eurotel, ancienne de l’hôtellerie, spécialiste des hôtels de caractère et des city-trips.

Hélène Vasseur a passé près de quinze ans dans l’hôtellerie avant de se consacrer à l’écriture. De la réception d’un palace lyonnais à la direction d’une maison d’hôtes, elle a appris à lire un hôtel de l’intérieur : ce qui fait une vraie adresse, et ce qui relève du décor.

Rédactrice en chef d’Eurotel, elle coordonne la ligne éditoriale et arpente l’Europe à la recherche d’hôtels de caractère et de destinations à raconter autrement. Sa conviction : on voyage mieux quand on comprend les lieux, pas seulement quand on les coche. Elle garde un faible pour les vieilles villes d’Europe centrale et les petits-déjeuners qui s’éternisent.