Un nouveau document présenté lors de la conférence de l'American Astronomical Society de cette semaine promet de mettre en lumière, pour ainsi dire, la poursuite de la matière noire dans les galaxies individuelles. Le modèle actuel de matière noire froide dans l'Univers est extrêmement efficace lorsqu'il s'agit de cartographier la substance mystérieuse à grande échelle, mais pas à l'échelle galactique et sous-galactique. Plus tôt dans la journée, le Dr Sukanya Chakrabarti de la Florida Atlantic University a décrit une nouvelle façon de cartographier la matière noire en observant les ondulations dans les disques d'hydrogène des grandes galaxies. Son travail pourrait enfin permettre aux astronomes d'utiliser leurs observations de matière ordinaire pour sonder la distribution de matière noire à plus petite échelle.
Les galaxies spirales sont généralement composées d'un disque, qui est fait de matière normale (baryonique) et contient le renflement central et les bras spiraux, et d'un halo, qui entoure le disque et contient de la matière noire. Ces dernières années, des études telles que THINGS (menées par le NRAO Very Large Array) ont été entreprises pour analyser la distribution de l'hydrogène dans les disques galactiques voisins. L'année dernière, le Dr Chakrabarti a utilisé de telles enquêtes pour étudier la façon dont les petites galaxies satellites affectent les disques des grandes galaxies telles que M51, la galaxie Whirlpool. Mais le vrai prix réside dans la recherche de ce que les astronomes ne peuvent pas voir. Chakrabarti a fait remarquer: "Depuis les années 70, nous savons depuis les observations des courbes de rotation plates que les galaxies ont des halos massifs de matière noire, mais il y a très peu de sondes qui nous permettent de comprendre comment elles sont distribuées." Elle a maintenant élargi ses recherches dans ce but.
Les astronomes pensent que la distribution de densité de la matière noire repose sur un paramètre appelé son rayon d'échelle. En fait, la variation de ce paramètre affecte visiblement la forme du disque d'hydrogène de la galaxie lorsque l'influence des galaxies naines qui passent est prise en compte.
«Les ondulations dans les disques de gaz externes servent à agir comme un miroir de la distribution sous-jacente de la matière noire», a déclaré Chakrabarti. En faisant varier le rayon d'échelle du halo de matière noire du M51, Chakrabarti a pu voir comment cela affecterait la forme et la distribution de l'hydrogène atomique dans son disque. Elle a constaté que les rayons à grande échelle donnent naissance à des galaxies avec un halo de matière noire qui devient progressivement plus diffus à mesure qu'il s'étend sur la longueur du disque. Cela fait que l'hydrogène dans le disque est enroulé très librement autour du renflement central de la galaxie. Inversement, les rayons à petite échelle ont des profils de densité qui diminuent beaucoup plus fortement.
«Les profils de densité plus raides sont plus efficaces pour conserver leurs« trucs »», a expliqué Chakrabarti, «et ils ont donc une forme de plan en spirale beaucoup plus serrée.»
La carte de Chakrabarti de la distribution de la matière noire dans le halo de M51 est cohérente avec les modèles théoriques existants, ce qui la porte à croire que cette méthode peut être extrêmement utile pour les astronomes essayant de sonder la substance insaisissable et invisible qui constitue près d'un quart de notre univers. . Une préimpression de son article est disponible sur l'ArXiv.
