Pendant des milliards d'années, un ancien amas d'étoiles s'est lentement désintégré, laissant un ruban étroit et faible à travers l'espace. Cette structure délicate est devenue le premier courant stellaire de ce type jamais découvert au-delà de la Voie lactée, offrant aux astronomes une nouvelle façon de sonder la matière noire.
Une équipe internationale, comprenant des chercheurs de l'Université Northwestern aux États-Unis, a repéré ce ruban fantomatique autour d'une galaxie lointaine. La découverte, publiée le 12 août dans la revue Nature, offre un nouvel outil pour étudier la substance invisible qui constitue la majeure partie de la masse de l'univers.
Une traînée faible qui a mis des milliards d'années à se former
Les amas globulaires sont des boules denses d'étoiles maintenues ensemble par la gravité. Lorsqu'un de ces amas orbite autour de sa galaxie hôte, l'attraction gravitationnelle de la galaxie peut lentement arracher des étoiles. Ces étoiles ne se dispersent pas au hasard. Au lieu de cela, elles continuent de se déplacer le long d'un chemin presque identique, créant de longs et minces courants qui enregistrent les forces gravitationnelles qu'elles ont subies.
Les astronomes ont trouvé des dizaines de ces courants à l'intérieur de la Voie lactée. Mais jusqu'à présent, aucun n'avait été détecté dans une autre galaxie. Ces structures sont si faibles qu'elles disparaissent généralement dans la lueur de leur galaxie hôte.
Le courant nouvellement identifié est le premier courant stellaire d'amas globulaire jamais observé en dehors de notre galaxie. Sa découverte confirme une prédiction de longue date et ouvre une nouvelle fenêtre pour étudier la matière noire.
Lire la gravité à travers la lumière des étoiles
En analysant la forme du courant, les chercheurs ont reconstruit le champ gravitationnel de sa galaxie hôte. Cela leur a permis d'estimer la quantité de matière noire qui entoure la galaxie et sa distribution.
"Les étoiles d'un courant stellaire voyagent toutes le long d'une orbite presque identique, et cette orbite est façonnée par la gravité de la galaxie", a déclaré Tjitske Starkenburg, co-auteure de l'étude à Northwestern. "En modélisant cette gravité, nous pouvons estimer la masse totale de la galaxie. Nous savons déjà approximativement quelle part de cette masse provient de la matière visible comme les étoiles, donc le reste doit être de la matière noire."
L'étude a été co-dirigée par Julie Kiel Holm de l'Université de Copenhague et Sarah Pearson de l'Université technique du Danemark. Starkenburg, experte en astronomie extragalactique, travaille au Centre d'exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique de Northwestern.
La matière noire reste l'une des plus grandes questions sans réponse en astrophysique. Elle n'émet, n'absorbe ni ne réfléchit la lumière, mais elle exerce une gravité et façonne le mouvement des galaxies. La nouvelle méthode pourrait éventuellement aider les scientifiques à cartographier la matière noire à travers de nombreuses galaxies différentes et à travers l'univers.
La découverte montre que même les structures les plus faibles du cosmos peuvent porter des informations profondes. Un ruban d'étoiles, étiré finement sur des éons, sert désormais de trace mesurable des forces invisibles qui gouvernent les galaxies.
