Grâce à la sonde spatiale européenne Gaia, une équipe internationale d’astronomes a découvert une gigantesque galaxie fantôme cachée derrière le disque de la Voie lactée. L’objet massif, connu sous le nom d’Antlia 2 (ou Antlia 2) est un satellite de notre propre galaxie avec une densité si faible que jusqu’à présent il était passé inaperçu. La recherche est publiée dans les archives en ligne pour les études scientifiques Arxiv.org.
Une galaxie fantôme dans la voie lactée ?
Les galaxies naines ont été les premières à se former au début de l’Univers, et la plupart de leurs étoiles sont donc vieilles, de faible masse et pauvres en métal. Ant 2 est l’une d’elles, mais elle est immense par rapport aux autres qui tournent autour de la Voie Lactée : elle est aussi grande que le Grand Nuage de Magellan et a un tiers de la taille de notre galaxie.
Ce qui rend Ant 2 encore plus inhabituel, c’est le peu de lumière qu’il émet. Comparé au Grand Nuage, un autre satellite de la Voie Lactée, Ant 2 est 10 000 fois plus faible. En d’autres termes, il est trop grand pour sa luminosité ou trop sombre pour sa taille.
« C’est le fantôme d’une galaxie « , dit Gabriel Torrealba, auteur principal de l’article. « Des objets aussi diffus que Ant 2 n’ont tout simplement jamais été vus auparavant. Notre découverte n’a été possible que grâce à la qualité des données de Gaia.
La mission Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA) a produit le catalogue d’étoiles le plus riche à ce jour, comprenant des mesures de haute précision de près de 1,7 milliard d’étoiles et révélant des détails jamais vus auparavant de notre propre maison galactique. Plus tôt cette année, la deuxième publication de données de Gaia a permis aux scientifiques du monde entier d’obtenir de nouveaux détails sur les étoiles de la Voie lactée.
Les chercheurs à l’origine de la présente étude, originaires de Taïwan, du Royaume-Uni, des États-Unis, de l’Australie et de l’Allemagne, ont recherché les nouvelles données de Gaia sur les satellites de la Voie lactée en utilisant des étoiles RR Lyrae. Ces étoiles sont vieilles et pauvres en métaux, typiques de celles que l’on trouve dans une galaxie naine. RR Lyrae change de luminosité en une demi-journée et peut être placée grâce à ces impulsions bien définies.
« Le RR Lyrae avait été trouvé sur tous les satellites nains connus, donc quand nous avons trouvé un groupe d’entre eux assis sur le disque galactique, nous n’avons pas été complètement surpris « , reconnaît Vasily Belokurov, co-auteur de l’étude au Cambridge Institute of Astronomy. « Mais en regardant de plus près son emplacement dans le ciel, nous découvrons que nous avons trouvé quelque chose de nouveau, puisqu’aucun objet précédemment identifié n’est apparu dans les bases de données que nous recherchons.
L’équipe a communiqué avec des collègues du télescope anglo-australien (AAT) en Australie, mais lorsqu’ils ont vérifié les coordonnées de Ant 2, ils se sont rendu compte qu’ils avaient peu de possibilités d’obtenir des données de suivi. Ils ont pu mesurer le spectre de plus de 100 étoiles géantes rouges juste avant que le mouvement de la Terre autour du Soleil ne rende Ant 2 invisible pendant des mois.
Désarmé et pas très massif
Les spectres ont permis à l’équipe de confirmer que l’objet fantôme qu’ils ont vu était réel : toutes les étoiles bougeaient ensemble. Ant 2 ne s’approche jamais trop de la Voie lactée, restant toujours à au moins 40 kiloparsecs (environ 130 000 années-lumière) de distance. Les chercheurs ont également pu obtenir la masse de la galaxie, qui était beaucoup plus petite que prévu pour un objet de sa taille.
« L’explication la plus simple pour laquelle Ant 2 semble avoir si peu de masse aujourd’hui est que les marées galactiques de la Voie Lactée la désarment « , explique Sergey Koposov de l’Université Carnegie Mellon et co-auteur de l’étude. « Ce qui reste inexpliqué, cependant, c’est la taille géante de l’objet. Normalement, lorsque les galaxies perdent de la masse avec les marées de la Voie Lactée, elles rétrécissent, elles ne grandissent pas.
Pour cette raison, les scientifiques croient que Ant 2 est né énorme, bien qu’ils n’aient pas encore trouvé le processus exact qui l’a rendu si répandu. Bien que les modèles actuels de formation des galaxies n’aient pas prédit d’objets de cette taille et de cette luminosité, on a récemment émis l’hypothèse que certaines galaxies naines pourraient se gonfler avec la formation vigoureuse des étoiles. Les vents stellaires et les explosions de supernova chasseraient le gaz inutilisé, affaiblissant la gravité qui lie la galaxie et permettant à la matière noire de s’échapper également.
« Un taré. »
Alternativement, la faible densité de Ant 2 peut nécessiter de modifier les propriétés de la matière noire. La théorie prédit actuellement que la matière noire s’accumule dans les centres des galaxies. Étant donné que la nouvelle galaxie naine semble être spongieuse, il pourrait être nécessaire d’avoir une particule de matière noire qui soit moins disposée à s’agglomérer.
« Comparé au reste des 60 satellites de la Voie Lactée, Ant 2 est bizarre « , reconnaît le co-auteur Matthew Walker, également de l’Université Carnegie Mellon. « Nous nous demandons si cette galaxie n’est que la pointe de l’iceberg et si la Voie lactée est entourée d’une grande population de nains presque invisibles comme celui-ci, dit-il.
Pour les auteurs, l’écart entre Ant 2 et le reste des naines galactiques est si grand qu’il pourrait bien indiquer qu’une physique importante manque dans les modèles de formation des galaxies naines. Résoudre le puzzle Ant 2 peut aider les chercheurs à comprendre comment les premières structures sont apparues au début de l’Univers. Trouver d’autres objets comme Ant 2 montrera à quel point de telles galaxies fantomatiques sont communes, alors l’équipe se met au travail pour creuser dans les données de Gaia.
