À environ 13 millions d'années-lumière dans les constellations de Canes Venatici, il y a un nuage. Celui sur lequel nous nous concentrons est Canes Venatici I, juste une petite section de la Supergrappe de la Vierge et qui évolue avec l'expansion de l'Univers. On y voit une galaxie qui se démarque de la foule pour une très bonne raison… elle a très peu ou pas de matière noire. Son nom? Messier 94.
Lorsque le très doué Pierre Mechain découvrit cette galaxie le 22 mars 1781, il fallut deux jours à Charles Messier pour confirmer son observation et la cataloguer comme objet 94. D'après les notes de Messier: «` Nébuleuse sans étoile, au-dessus du Cœur de Charles [alpha Canum Venaticorum], sur le parallèle de l'étoile no. 8, de sixième grandeur des Chiens de Chasse [Canes Venatici], selon Flamsteed: Au centre c'est brillant et la nébulosité [est] un peu diffuse. Elle ressemble à la nébuleuse qui est en dessous de Lépus, n ° 79; mais celle-ci est plus belle et plus lumineuse: M. Mechain a découvert celle-ci le 22 mars 1781. (diam. 2.5 ′) ».
Alors que la plupart des observateurs et certains guides de référence se réfèrent à M94 comme une galaxie spirale barrée (Sb), la caractéristique notable de tous est une structure à double anneau - preuve d'un noyau galactique de la région de la ligne d'émission nucléaire (LINER) à faible ionisation. Le noyau interne est un anneau d'étoiles, où de nombreuses étoiles se forment rapidement et subissent des supernovae à une vitesse étonnante. Ces explosions d'étoiles peuvent également s'accompagner de la formation de jets galactiques lorsque la matière tombe dans le trou noir central formant un motif de résonance. Selon C. Munoz-Tunon: «Le renflement et la barre intérieure entraînent le mouvement du gaz du disque, provoquant des mouvements vers l'intérieur à l'extérieur de l'anneau H II et vers l'extérieur juste à l'intérieur, accumulant ainsi du matériau pour déclencher la formation d'étoiles sur l'anneau. Dans la partie centrale, la barre entraîne le gaz vers le centre, ce qui explique la quantité substantielle de gaz dans le noyau malgré la présence d'une explosion d'étoiles fossiles. Les mouvements particuliers rapportés dans la littérature en référence au gaz ionisé de l'anneau H II peuvent être compris comme un gaz infaillible rencontrant les ondes de choc générées par les nœuds d'étoile sur l'anneau H II et s'élevant au-dessus du disque de la galaxie. Le scénario de formation d'étoiles se propageant du noyau vers l'extérieur utilisé pour expliquer le mouvement d'expansion apparent de l'anneau HI n'est pas entièrement pris en charge, à la lumière d'une comparaison de l'emplacement de l'anneau HI avec celui de l'anneau FUV. L'anneau FUV culmine à environ 45 "-48", ce qui pourrait indiquer un scénario de formation d'étoiles se propageant vers l'intérieur. "
Mais, le point est discutable. Selon les travaux de John Kormendy et Robert Kennicutt, il est possible que ce que nous voyons soit simplement une illusion de starburst causée par notre angle de vision. «L'Univers est en transition. Au début, l'évolution galactique était dominée par un regroupement et une fusion hiérarchiques, processus violents et rapides. Dans un avenir lointain, l'évolution sera principalement laïque du lent réarrangement de l'énergie et de la masse qui résulte d'interactions impliquant des phénomènes collectifs tels que les barres, les disques ovales, la structure en spirale et les halos sombres triaxiaux. Les deux processus sont importants maintenant. Cette revue discute de l'évolution séculaire interne, en se concentrant sur une conséquence importante, l'accumulation de composants centraux denses dans les galaxies de disques qui ressemblent à des renflements classiques, fusionnés mais qui ont été fabriqués lentement à partir de gaz de disque. Nous appelons ces pseudobulges. »
Indépendamment de ce qui a causé la structure à double anneau et les courbes de rotation décroissantes - la vraie réponse est toujours insaisissable. Curieusement, c'est ce qui a été proposé en 2008 qui a rendu Messier 94 encore plus mystérieux… le manque de matière noire.
Alors, pourquoi la matière noire devrait-elle «compter»? C'est facile. Nous connaissons ses effets gravitationnels sur la matière visible et ainsi nous pouvons expliquer les courbes de rotation à plat des galaxies spirales, sans oublier que la matière noire a un rôle central dans la formation de la structure et l'évolution de la galaxie. Nous devons ces résultats à Fritz Zwicky qui nous a dit qu'un rapport masse / lumière élevé indique la présence de matière noire dans les galaxies - tout comme il nous a enseigné que la matière noire joue également un rôle dans les amas de galaxies. La pensée du Dr Zwicky était radicale à l'époque… Mais y a-t-il encore de la place pour une pensée radicale? Pourquoi pas?
Selon les travaux de Joanna Jalocha, Lukasz Bratek et Marek Kutschera, les étoiles lumineuses ordinaires et le gaz représentent tous les matériaux du M94 - sans aucune place pour la matière noire. «La comparaison des fonctions de masse et des lois de rotation à la fin de la section précédente illustre le fait que les modèles avec des distributions de masse aplaties sont plus efficaces que les modèles couramment utilisés en supposant un halo sphérique. Les premiers tiennent mieux compte à la fois des vitesses de rotation élevées ainsi que de la structure à faible échelle des courbes de rotation et d'une quantité de matière sensiblement inférieure à celle des seconds (la relation entre la rotation et la distribution de masse dans le modèle de disque est très sensible pour les gradients d'un courbe de rotation). L'utilisation du modèle de disque est justifiée pour les galaxies avec des courbes de rotation violant la condition de sphéricité. C'est une condition nécessaire (mais non suffisante) pour une distribution de masse sphérique. La rotation de la galaxie spirale NGC 4736 peut être entièrement comprise dans le cadre de la physique newtonienne. Nous avons trouvé une distribution de masse dans la galaxie qui correspond parfaitement à sa courbe de rotation à haute résolution, est d'accord avec la distribution de luminosité de la bande I donnant un faible rapport masse / lumière de 1,2 dans cette bande à une masse totale de 3,43 × 1010M, et correspond à la quantité de HI observée dans les régions éloignées de la galaxie, ne laissant pas beaucoup de place (le cas échéant) à la matière noire. Remarquablement, nous avons atteint cette cohérence sans invoquer l'hypothèse d'un halo sombre massif ni utiliser des gravités modifiées.
Il existe une classe de galaxies spirales, similaire à NGC 4736, qui n'est pas dominée par la distribution de masse sphérique à des rayons plus grands. Plus important encore, dans cette région, les courbes de rotation doivent être reconstruites avec précision afin de ne pas surestimer la distribution de masse. Pour une courbe de rotation donnée, il peut être facilement déterminé si oui ou non un halo sphérique peut être autorisé à de grands rayons en examinant la fonction de masse képlérienne correspondant à la courbe de rotation (ce qu'on appelle le test de sphéricité). En utilisant des informations complémentaires de distribution de masse, indépendamment de la courbe de rotation, nous avons surmonté le problème de coupure pour le modèle de disque, que pour une courbe de rotation donnée, une distribution de masse ne pouvait pas être trouvée uniquement car elle dépendait de l'extrapolation arbitraire de la courbe de rotation . "
Plus d'explication? Passez ensuite à MOND - Dynamique newtonienne modifiée où une modification de la deuxième loi de la dynamique de Newton (F = ma) est utilisée pour expliquer le problème de rotation des galaxies. Il indique simplement que l'accélération n'est pas linéairement proportionnelle à la force à de faibles valeurs. Mais cela fonctionnera-t-il ici? Qui sait? Selon Jacob Bekenstein: «Le paradigme de la dynamique newtonienne modifiée (MOND) de Milgrom peut se vanter d'un certain nombre de prédictions réussies concernant la dynamique galactique; ceux-ci sont faits sans l'hypothèse que la matière noire joue un rôle important. MOND nécessite que la gravitation s'écarte de la théorie newtonienne dans le régime extragalactique où les accélérations dynamiques sont faibles. Jusqu'à présent, les théories de la gravitation relativiste proposées pour soutenir MOND se sont heurtées aux tests post-newtoniens de relativité générale, ou n'ont pas fourni de lentilles gravitationnelles significatives, ou ont violé les principes sacrés en présentant des ondes scalaires supraluminiques ou un champ vectoriel {a priori}. "
Alors la prochaine fois que vous observerez des galaxies, jetez un œil à la galaxie "Cat’s Eye". Même un petit télescope révélera son noyau brillant et controversé et sa forme vaporeuse. Et grâce à des astrophotographes exceptionnels comme Roth Ritter, nous sommes autorisés à en voir beaucoup plus…
Nos remerciements vont à Roth Ritter de Northern Galactic pour avoir partagé son travail incroyable!
