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La galaxie sombre ne serait qu'un banal débris de collisions
16 Novembre 2007
A première vue, VirgoHI 21 apparaît comme un nuage de gaz isolé dans l’amas de galaxies de la Vierge. Il ne contiendrait aucune étoile : même les images optiques profondes fournies par le télescope spatial Hubble n’en révèlent aucune trace. Or la rotation rapide de ce nuage de gaz indique qu’il est mû par une masse invisible de plusieurs centaines de milliards de fois celle du Soleil. Il s'agirait donc d'un halo de matière noire, muni d'un peu de gaz, mais sans étoiles : une « galaxie sombre ».
Les modèles théoriques prévoient que des galaxies de très faible masse puissent ne pas contenir d'étoiles. Il pourrait y en avoir de nombreuses orbitant autour de la Voie Lactée ; plusieurs expériences cherchent actuellement à les dépister. Mais qu'une galaxie presque aussi massive que la Voie Lactée n'ait jamais réussi à former d'étoiles ou les ait intégralement perdues, voilà de quoi rendre perplexe les astrophysiciens. Depuis, une course s'est engagée pour trouver d'autres galaxies fantômes.
Or, une équipe du laboratoire AIM (CEA, Université Paris Diderot, CNRS) vient de montrer, à l'aide de simulations numériques réalisées par le calculateur du CEA/CCRT[2], que VirgoHI 21 n'était en fait probablement qu'un banal débris d'une collision passée entre deux galaxies massives de l'amas de la Vierge. Lorsque deux galaxies se rencontrent, des forces dites « de marée » arrachent une partie des constituants de leurs disques. Ces débris apparaissent le plus souvent sous forme de filaments dénommés « queues de marée », composés à la fois de gaz et d’étoiles. Les chercheurs ont montré que dans certaines conditions, de la matière purement gazeuse pouvait être éjectée à de grandes distances et se recondenser dans le milieu-intergalactique, prenant l’apparence de nuages isolés en rotation, comme pour les galaxies sombres. C'est notamment le cas lorsque des galaxies spirales riches en gaz se croisent à des vitesses aussi élevées que 1000 km/s, fréquentes dans les amas de galaxies tels que celui de la Vierge. Jusqu’à ces derniers travaux, on les pensait incapables de produire de longues queues de marée. Mais les chercheurs ont constaté la présence d'un pont ténu de gaz liant VirgoHI 21 et une galaxie spirale au Sud (Messier 99) qui déjà pouvait suggérer une interaction de marée. Manquait toutefois un des protagonistes de la collision. En réalisant un modèle numérique réaliste de cette structure, les chercheurs d'AIM ont compris que le compagnon se trouvait désormais très loin dans l'amas, hors du champ de vue jusqu'alors considéré : la galaxie spirale Messier 98.
Autant d'arguments pour conclure que VirgoHI 21 n'est qu'un banal nuage de gaz en train de s'échapper de sa galaxie parente suite à un télescopage à haute vitesse avec une autre galaxie. Disparaît ainsi le prototype des galaxies sombres massives.
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| Le nuage VirgoHI21, tel qu’il est observé (à gauche) et simulé sur ordinateur (à droite). Le gaz est représenté en bleu et les étoiles en blanc. © Duc/Bournaud/CNRS/CEA |