L’univers sombre vient de livrer l’un de ses secrets les plus vertigineux. Une équipe internationale d’astronomes vient d’annoncer la découverte d’un objet céleste qui défie l’entendement : Candidate Dark Galaxy-2 (CDG-2). Située à 300 millions d’années-lumière, au cœur de l’amas dense de Persée, cette galaxie est une véritable anomalie cosmique. Elle est composée presque exclusivement de matière noire, cette substance mystérieuse qui n’émet aucune lumière. Pour la première fois, les scientifiques ont réussi à cartographier une structure invisible en traquant non pas ses étoiles, mais les survivantes qui orbitent autour d’elle.

Le hold-up des survivantes : traquer l’invisible

Découvrir une galaxie qui n’émet globalement aucune lumière semble être une mission impossible. Pourtant, les astronomes ont utilisé une méthode de détective géniale. Ils ont repéré les parties qui en émettent : les amas globulaires. Ces systèmes sphériques, composés de centaines de milliers d’étoiles vieilles et denses, orbitent autour des halos de matière noire des galaxies, comme des satellites autour d’une planète. C’est en traquant ces phares stellaires que l’équipe a pu remonter jusqu’au « fantôme » qui les abrite.

Grâce à la précision du télescope spatial Hubble, l’équipe a identifié quatre de ces amas globulaires dont les mouvements erratiques trahissaient la présence d’une masse invisible massive. « Il s’agit de la première galaxie détectée uniquement grâce à sa population d’amas globulaires », s’enthousiasme David Li, de l’Université de Toronto, auteur principal de l’étude. Les calculs sont sidérants : alors que la masse de son halo de matière noire est estimée entre 20 et 120 milliards de fois celle du Soleil, sa population stellaire totale ne représenterait que 12 millions de masses solaires. Dans le scénario le plus extrême, les étoiles de CDG-2 ne pèsent que 0,01 % de sa masse totale.

Pour confirmer l’existence de cette galaxie fantôme, les astronomes ont mobilisé une armada technologique, incluant le télescope Subaru au Japon et, surtout, Euclid, le tout nouveau télescope spatial de l’Agence spatiale européenne dédié à l’étude de l’univers sombre. Et la magie a opéré. « Les données d’Euclid confirment clairement la présence de la lumière extrêmement faible et diffuse de CDG-2, révélant pour la première fois la galaxie située derrière les amas globulaires », ajoute Francine Marleau de l’Université d’Innsbruck.

Crédit : NASA, ESA, D. Li (Utoronto), Traitement d'image : J. DePasquale (STScI)

Les quatre amas globulaires suggèrent la présence d’une galaxie invisible dominée par la matière noire.

Le martyre de Persée : dépouillée de son gaz

Les images prises par Euclid ne se contentent pas de confirmer l’existence de CDG-2. Elles démontrent la capacité unique de la mission à détecter des galaxies à la luminosité de surface extrêmement faible, tout en révélant leurs structures internes, comme leurs amas globulaires et leurs amas d’étoiles nucléaires. Cette découverte, publiée dans The Astrophysical Journal Letters, pourrait apporter des informations cruciales sur la formation des galaxies dans des halos dominés par la matière noire, un domaine encore largement méconnu de l’astrophysique.

L’extrême faiblesse de cette galaxie pourrait s’expliquer par l’environnement hostile de l’amas de Persée. Les interactions gravitationnelles violentes au sein de cet amas dense auraient pu dépouiller CDG-2 d’une grande partie de son gaz primordial, l’empêchant de former de nouvelles générations d’étoiles. Ce « martyre » cosmique lui aurait conféré ce rapport étoiles/matière noire extraordinairement faible. En traquant ces structures fantômes, Euclid n’ouvre pas seulement un nouveau chapitre de la cosmologie ; il nous oblige à repenser la définition même d’une galaxie.

L’étude est publiée dans The Astrophysical Journal Letters.