Il semble que la matière noire se soit accrochée aux galaxies depuis très longtemps. La plupart des galaxies qui existaient il y a 10 milliards d'années avaient à peu près autant de matière noire que les galaxies aujourd'hui, ce qui contredit des études antérieures qui suggéraient que moins de matière noire se cachait autour des galaxies dans le premier univers.
"La matière noire était également abondante dans les galaxies formatrices d'étoiles dans un passé lointain comme c'est le cas aujourd'hui,"a déclaré Alfred Tiley, astronome à l'Université de Durham en Angleterre et auteur principal de la nouvelle étude. La recherche a été récemment soumise à la revue Monthly Notices de la Royal Astronomical Society et publiée le 16 novembre dans la revue de préimpression arXiv." t une surprise complète, mais en réalité, nous ne savions pas si la réalité observationnelle serait alignée avec les attentes de la théorie. "
La matière noire représente environ 85% de la masse totale de notre univers connu, mais la mystérieuse substance n'interagit pas avec la lumière, laissant les scientifiques dans le noir quant à sa nature précise. Ainsi, au lieu de le voir, les astronomes doivent s'appuyer sur l'attraction gravitationnelle de la matière noire sur la matière normale, appelée matière baryonique, qui compose les étoiles, les nébuleuses et les planètes que nous voyons dans le ciel nocturne, ainsi que tous les arbres, les roches et les personnes sur Terre.
La matière noire a tendance à s'agglutiner en halos autour des galaxies; les astronomes l'ont découvert en mesurant la vitesse de rotation des galaxies. Selon la loi de gravité de Newton, les étoiles à la périphérie d'une galaxie devraient tourner beaucoup plus lentement que celles du centre. Mais dans les années 1960, les astronomes ont trouvé des étoiles de banlieue rapides à la lisière de la Voie lactée qui laissaient entrevoir de la matière supplémentaire se cachant au-delà des orbites galactiques de ces étoiles.
Des études ont depuis mesuré des milliers de taux de rotation à travers l'univers, confirmant la présence de ces halos de matière noire.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé les données de deux enquêtes sur 1 500 galaxies stellaires pour calculer les taux de rotation des galaxies remontant à 10 milliards d'années. Mesurer avec précision la rotation galactique loin dans le passé cosmique est difficile, car ces anciennes galaxies sont incroyablement éloignées et faibles. Ainsi, les scientifiques ont estimé une moyenne en agglomérant les galaxies par distance puis en combinant leur lumière.
"Notre estimation de la quantité de matière noire dans les galaxies est une moyenne pour l'ensemble de la population à chaque époque", a déclaré Tiley à Live Science. "La quantité de matière noire dans les galaxies individuelles peut varier considérablement."
En tenant compte de la masse et de la densité des galaxies, les chercheurs ont trouvé des quantités presque équivalentes de matière noire pour les galaxies qui existaient il y a longtemps dans notre passé cosmique et pour les galaxies de notre univers local.
Mais tout le monde n'est pas entièrement convaincu. Les résultats contredisent les études précédentes qui avaient montré que les galaxies du premier univers avaient moins de matière noire que les galaxies plus jeunes. Ces études ont examiné des galaxies individuelles beaucoup plus massives et ont utilisé un modèle différent pour déduire la quantité de matière noire.
"utilise seulement l'une des quatre approches indépendantes que nous avions utilisées pour arriver à notre conclusion", a déclaré à Live Science Reinhard Genzel, auteur principal de l'une des études précédentes et astronome à l'Institut Max Planck de physique extraterrestre à Garching, en Allemagne.
Tiley a constaté que les résultats de son équipe dépendaient fortement du modèle utilisé. En fin de compte, il a choisi d'utiliser un modèle que lui et ses collègues ont trouvé plus représentatif des galaxies de faible masse que les scientifiques croient prédominer au début de l'époque.
Les simulations informatiques suggèrent que les galaxies de très haute masse, comme celles étudiées par Genzel, sont rares dans l'univers lointain. "Il semble que les résultats s'appliquent à des galaxies très massives à cette époque lointaine mais peuvent ne pas être représentatifs de galaxies avec des masses stellaires comparativement plus faibles, comme celles que nous avons étudiées dans notre travail", a déclaré Tiley à Live Science.
Les nouveaux résultats correspondent à ce que l'on pourrait attendre du modèle de matière "lambda froid sombre" dominant décrivant notre univers. Ce modèle explique comment l'univers est structuré et pourquoi il se développe à un rythme toujours plus rapide.
