La matière noire ralentirait la rotation de la barre d’étoiles de la Voie lactée

Même si on ne peut pas sortir de la Voie lactée, ce qui rend complexe de déterminer sa forme avec exactitude, on pense qu’il s’agit d’une galaxie spirale barrée. Une bande d’étoiles traverse son noyau. Cette barre est en rotation, dans le même sens que la galaxie, et depuis plusieurs décennies des astrophysiciens soupçonnent que ce mouvement est ralenti. Pour la première fois, des scientifiques ont pu mesurer ce ralentissement, qui pourrait être causé par la matière noire.

Dans une étude publiée au sein de la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, relayée par l’University College de Londres (UCL) le 14 juin 2021, ces chercheurs soulignent que « de récentes études fournissent systématiquement des preuves d’une barre lente, bien que la vitesse précise de la barre n’ait pas encore été estimée ». Ils proposent leur mesure du phénomène : la barre de la Voie lactée aurait connu un ralentissement de sa rotation d’au moins 24 % depuis sa formation.

Pour aller plus loin

Une étoile géante clignote curieusement près du centre de notre galaxie

NGC 1300, un exemple de galaxie spirale barrée.

Source : Flickr/CC/NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA) (image recadrée)

Un lien possible avec l’énigmatique matière noire

« La découverte de la décélération de la barre offre un nouveau banc d’essai par lequel tout modèle de matière noire réussi doit passer », écrivent les scientifiques dans leur étude. Comme le résume l’UCL dans son communiqué, ces chercheurs pensent que le ralentissement dans la rotation de la barre galactique permettrait de mieux cerner la nature de l’hypothétique matière noire. Son existence n’a pas été prouvée par observation directe, mais il parait plausible que cette matière « transparente » ait une influence gravitationnelle dans l’Univers. Ici, la matière noire pourrait jouer un rôle de contrepoids, qui ralentirait la rotation de la barre de la Voie lactée.

Afin de mesurer enfin le ralentissement de ce mouvement, les scientifiques ont utilisé des observations du satellite Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA), lancé en 2013 pour mener une mission d’astrométrie — la branche de l’astronomie consacrée à l’étude de la position, de la distance et du mouvement des étoiles. C’est tout particulièrement un courant d’étoiles, baptisé « Hercule » (« Hercules stream » en anglais dans l’étude), qui a retenu leur attention.

Un courant d’étoiles en résonance avec la barre

Il se trouve que ces étoiles sont en résonance avec la barre galactique. Cela signifie qu’elles tournent autour de la Voie lactée à la même vitesse que la barre en rotation, décrit l’UCL. On peut aussi se dire que les étoiles sont en quelque sorte piégées, sous l’effet de la gravitation, par la barre de la Voie lactée. On peut donc s’attendre à ce que ces étoiles se déplacent plus loin dans la galaxie, si la rotation de la barre est moins rapide (tout en ayant toujours leurs orbites liées à la barre).

Or, les auteurs ont justement constaté que les étoiles présentes dans ce courant étaient riches en métaux (éléments lourds). Ils en ont donc déduit que ces astres ont dû s’éloigner du centre de la galaxie — à cet endroit, les étoiles sont bien plus riches en métaux, par comparaison avec les zones plus externes de la galaxie. Pour ces scientifiques, cette « mesure soutient donc l’existence d’un halo de matière noire standard ». On soupçonne que la Voie lactée est logée dans un halo de matière noire bien plus étendu, comme d’autres galaxies.

Pour aller plus loin

Où est donc passée la matière noire de ces 19 galaxies ?