Le télescope Hubble découvre « Cloud-9 », une « galaxie ratée » sombre et rare qui ne ressemble à rien de ce qui a été vu auparavant

Les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble viennent de repérer un nouveau type d’objet céleste : Cloud-9, un objet sans étoile et riche en gaz. nuage de matière noire c’était légèrement trop léger pour devenir une galaxie à part entière.

Comme détaillé dans une étude publiée le 10 novembre dans Les lettres du journal astrophysique et présenté cette semaine lors de la 247e réunion de l’American Astronomical Society à Phoenix, cet étrange objet est situé à plus de 14 millions d’années-lumière de la Terre, à proximité de la galaxie spirale Messier 94 (M94). Cloud-9 est une relique cosmique, un élément constitutif primordial des galaxies qui confirme le seuil de masse critique nécessaire pour qu’un corps de gaz et de matière noire s’effondre dans une galaxie.

En conséquence, la découverte de Cloud-9 soutient fortement une pierre angulaire du principal cadre cosmologique visant à expliquer la structure et la composition de l’univers : le modèle de matière noire froide Lambda (LCDM). L’une des principales prédictions du modèle est que la matière noire s’installe dans des halosqui peut ou non devenir suffisamment lourd pour ancrer les galaxies.

« Ces ‘halos sombres’ devraient être nombreux, mais la plupart d’entre eux ne retiennent aucun gaz hydrogène, restant ainsi invisibles », Anand profondastronome au Space Telescope Science Institute (STScI) et auteur principal de l’étude, a déclaré à Live Science par e-mail. « Cloud-9 se situe à l’extrémité supérieure de la plage de masse du halo sombre, lui permettant ainsi de conserver son gaz, et donc d’être visible grâce aux observations radio. Il s’agit en effet d’une forte confirmation d’une prédiction fondamentale du LCDM. »

En conséquence, Cloud-9 offre le premier indice de la preuve que l’univers pourrait regorger de halos de matière noire de faible masse qui restent dépourvus d’étoiles, comme le prédit la théorie.

Déterrer un fossile cosmique

Les astronomes ont découvert Cloud-9 il y a trois ans avec le Télescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (RAPIDE) à Guizhou, en Chine. L’énorme radiotélescope a été « très productif pour trouver des nuages ​​similaires » et pourrait en trouver d’autres à l’avenir, co-auteur de l’étude Andrew Renardégalement astronome au STScI, a déclaré à Live Science par e-mail.

Auparavant, les chercheurs avaient utilisé le Very Large Array, un réseau de 28 télescopes situé au Nouveau-Mexique, pour se concentrer sur le pic des émissions radio de Cloud-9, provenant de son noyau de 5 000 années-lumière de large. Cependant, les observations n’ont pas permis d’identifier la véritable nature de l’objet, probablement en raison des limites de sensibilité du télescope. Peut-être que Cloud-9 était simplement une galaxie naine trop faible pour être correctement observée par les installations au sol, ont considéré les chercheurs.

Mais, comme décrit dans la nouvelle étude, un suivi avec la caméra avancée pour les enquêtes du télescope spatial Hubble a révélé un phénomène beaucoup plus rare, que les astronomes recherchaient depuis des années : un « objet fantôme théorique » et le tout premier RELHIC, ou nuage HI limité par réionisation. En d’autres termes, un nuage d’hydrogène neutre, un vestige natal du cosmos primitif et une « fenêtre unique sur l’univers sombre », a déclaré Fox dans un communiqué. Communiqué de presse de la NASA.

Cette détection d’hydrogène était la preuve que Cloud-9 n’était pas une galaxie naine typique, mais quelque chose de plus étrange.

Être ou ne pas être une galaxie

Les chercheurs ont analysé le gaz dans Cloud-9 sur la base des ondes radio qu’il émet et ont découvert que le gaz contribue à la masse de cet objet étrange d’une valeur d’environ un million de soleils. Cela ne suffit pas à lui seul à maintenir un si gros nuage de gaz. Donc, en supposant que le système soit maintenu par un équilibre entre pesanteurla pression du gaz et le chauffage du gaz, la composante de matière noire de Cloud-9 doit peser environ cinq milliards de masses solaires, a calculé l’équipe.

Cette masse atteint un point idéal « remarquablement proche » du seuil de masse critique théorisé indépendamment. À ce seuil, Cloud-9 est loin d’avoir suffisamment de masse pour s’effondrer dans une galaxie, mais il est suffisamment massif, en raison de sa composante de matière noire, pour se maintenir ensemble.

Cloud-9 est également en équilibre thermique avec le fond ultraviolet cosmique (UV)l’énergie UV provenant de toutes les étoiles de l’univers, des trous noirs actifs et des gaz chauds. Cette énergie maintient le gaz ionisé, ou chargé électriquement, et relativement chaud, supprimant ainsi la formation de galaxies. Cela contribue également à l’absence totale d’étoiles dans le nuage.

Cependant, les chercheurs concluent que Cloud-9 n’est peut-être pas irrévocablement voué aux ténèbres éternelles. Elle pourrait encore rassembler suffisamment de masse pour devenir une galaxie, bien que les mécanismes exacts qui permettraient cela soient spéculatifs.

Quel que soit son sort, Cloud-9 sert de référence physique qui montre que les modèles actuels de matière noire, ainsi que formation de galaxies théories, sont sur la bonne voie.

Une relique extrêmement rare de l’univers antique

Les études futures rechercheront des galaxies défaillantes similaires à Cloud-9 – bien que les trouver soit beaucoup plus facile à dire qu’à faire, pour plusieurs raisons. Premièrement, ces objets sombres sont facilement éclipsés par d’autres sources célestes.

Ces nuages ​​sont également éphémères et susceptibles d’être éradiqués par un processus connu sous le nom de décapage sous pression du vérince qui les prive de leur gaz lorsqu’ils se déplacent dans l’espace intergalactique. En fait, Cloud-9 semble déjà perturbé par le milieu circumgalactique relativement chaud autour de sa galaxie voisine, M94, ont indiqué les chercheurs.

« Pour survivre sous la forme d’un nuage sombre et riche en gaz jusqu’à nos jours, un système doit répondre à deux critères stricts et statistiquement rares. » Alejandro Benitez-Llambaychercheur principal du programme d’étude de Cloud-9 et astrophysicien à l’Université de Milan-Bicocca, a déclaré à Live Science par e-mail. « Premièrement, son halo de matière noire doit avoir une histoire d’assemblage atypiquement lente ; s’il s’était développé trop rapidement dans l’univers primitif, le gaz se serait effondré pour former des étoiles avant que le fond cosmique UV ne puisse le réchauffer. Deuxièmement, le système doit rester suffisamment isolé. » Moins de 10 % de ces nuages ​​de gaz pourraient être restés aussi immaculés que Cloud-9, a ajouté Benitez-Llambay.

Enfin, en tant qu’ambassadeur de l’univers sombre, Cloud-9 est un rappel crucial que les superbes panoramas d’étoiles que nous voyons dans la plupart des images astronomiques représentent un petite proportion du cosmos dans son ensemble – les choses brillantes que nous pouvons voir ne racontent qu’une partie de l’histoire cosmologique.