Un étrange nuage de matière noire a été découvert par Hubble

Pour les observations astronomiques habituelles, ne rien voir est plutôt synonyme d’échec. Mais ici, c’est justement l’absence de tout astre visible à travers les yeux du télescope spatial Hubble qui a alerté les scientifiques.

Dans une étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters, des scientifiques disent avoir découvert ce qu’ils nomment une RELHIC. Il s’agit d’un acronyme en anglais pour désigner un nuage d’hydrogène neutre formé dans les premiers temps de l’Univers et qui n’a pas réussi à former une étoile.

Une maison vide sans étoiles

Cet ensemble surnommé Cloud-9 (le chiffre n’a aucune signification, c’est une expression anglaise pour dire « septième ciel ») est unique en son genre : comme il n’émet pas de lumière, il est extrêmement difficile à repérer, mais son existence était soupçonnée depuis plusieurs années par des scientifiques qui l’avaient imaginé en théorie. L’idée est que lorsque l’Univers est « né », la majorité de sa masse était alors composée de matière noire, mais tout ce que nous voyons aujourd’hui est composé de matière ordinaire, la seule à pouvoir émettre de la lumière et donc devenir détectable pour nous.

Seulement, la théorie prévoyait que des ensembles pourraient rester dominés par la matière noire et ne jamais former d’étoiles, un peu comme des maisons vides n’ayant accueilli personne, pas la moindre lumière. Mais même ce type d’ensemble doit être détectable, car il contient de l’hydrogène neutre capable d’être « senti » par les télescopes.

C’était le cas ici, et lorsque Cloud-9 a été découvert pour la première fois, il y a trois ans, cela n’avait pas suscité énormément d’intérêt de la part de la communauté scientifique. Les premières observations laissaient croire qu’il s’agissait plutôt d’une galaxie naine, tellement lointaine et peu brillante qu’elle restait inaperçue. Ce n’est qu’en mobilisant l’instrument ACS (Advanced Camera for Surveys) d’Hubble, son principal imageur capable de couvrir plusieurs longueurs d’onde de l’ultraviolet au proche infrarouge, que les chercheurs ont pu voir tout cela de plus près et ont découvert… Rien !

5 milliards de masses solaires

Ce vide, loin d’être une déception, était finalement la confirmation de l’existence de ce type de structure, un nuage de gaz pas assez massif pour produire une étoile et qui n’émet pas de lumière.

Cloud-9 est très différent d’autres structures composées d’hydrogène neutre déjà rencontrées ailleurs, y compris assez proches de notre galaxie. D’habitude, il s’agit de nuages bien plus grands, mais aussi peu denses et irréguliers. Ici, au contraire, Cloud-9 est quasiment sphérique, plus petit et compact. Tout le gaz qu’il contient correspond à environ 1 million de masses solaires, mais pour qu’il soit mis ainsi sous pression pour obtenir cette forme, cela signifie qu’il y aurait jusqu’à cinq milliards de masses solaires en prenant en compte la matière noire.

Les chercheurs espèrent désormais trouver d’autres structures similaires à celle-ci afin d’en savoir plus. Notamment pour comprendre comment elle s’est formée et comment elle aurait pu évoluer. D’après les simulations, si Cloud-9 gagnait en masse, il pourrait être capable de s’effondrer sur lui-même, jusqu’à former des étoiles, puis une galaxie. Mais s’il avait été moins massif, le gaz se serait dispersé et il n’y aurait plus rien à voir. Cette RELHIC est donc un juste milieu qui pourrait être difficile à détecter à travers l’Univers.

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