Pendant des décennies, les scientifiques ont cru qu’un trou noir supermassif, Sagittaire A, se trouvait au cœur de la Voie lactée, responsable des orbites rapides des étoiles proches. Cependant, de nouvelles recherches suggèrent une alternative : un noyau ultra-dense composé de matière noire fermionique * pourrait expliquer les mêmes mouvements stellaires observés, remodelant potentiellement notre compréhension des centres galactiques.
L’alternative aux trous noirs
L’étude, dirigée par le Dr Valentina Crespi de l’Institut d’astrophysique de La Plata, propose qu’au lieu d’un trou noir, une structure cosmique unique formée par de la matière noire fermionique auto-gravitante pourrait imiter les effets gravitationnels observés au centre de la Voie lactée. Cela signifie que les orbites à grande vitesse des étoiles S – des étoiles qui tournent autour du Sagittaire A* à des milliers de kilomètres par seconde – pourraient être expliquées sans invoquer de singularité.
Le modèle suggère que ce noyau de matière noire serait exceptionnellement compact et massif, exerçant une attraction gravitationnelle impossible à distinguer d’un trou noir. Ce n’est pas seulement de la spéculation ; les calculs de l’équipe tiennent également compte des orbites d’objets enveloppés de poussière, appelés sources G, qui se regroupent également près du centre galactique.
Échelles de pontage : du noyau galactique au halo extérieur
Ce qui distingue cette recherche, c’est sa capacité à relier des observations à des échelles très différentes. Des données récentes de la mission Gaia DR3 de l’Agence spatiale européenne ont cartographié le halo externe de la Voie lactée, révélant un ralentissement de sa courbe de rotation (le déclin képlérien). Le modèle de matière noire fermionique de l’équipe reproduit fidèlement ce comportement, contrairement aux modèles de matière noire traditionnels.
Ceci est essentiel car les halos de matière noire conventionnels devraient s’étendre en une queue longue et étendue. La matière noire fermionique, cependant, forme une structure plus serrée, ce qui donne lieu à un halo plus compact, qui s’aligne sur les observations.
“C’est la première fois qu’un modèle de matière noire parvient à relier ces échelles très différentes et ces diverses orbites d’objets, y compris les données modernes sur la courbe de rotation et les étoiles centrales”, a déclaré le Dr Carlos Argüelles, co-auteur de l’étude.
Conforme à l’imagerie du trou noir ?
Les implications ne s’arrêtent pas à la mécanique orbitale. L’équipe a découvert que leur modèle central de matière noire peut même expliquer « l’ombre » photographiée par le télescope Event Horizon (EHT) pour Sagittarius A*. Un noyau dense de matière noire courbe la lumière si fortement qu’il pourrait imiter la région centrale sombre entourée d’un anneau brillant, tout comme l’image du trou noir de l’EHT.
Tests futurs et implications
Bien que les données actuelles ne puissent pas exclure définitivement la présence d’un trou noir, le modèle de matière noire fournit un cadre unifié pour le centre galactique, prenant en compte à la fois les orbites stellaires et l’ombre observée. Les futures observations d’instruments comme l’interféromètre GRAVITY seront cruciales pour tester ces prédictions.
Plus précisément, les scientifiques rechercheront des anneaux de photons, une caractéristique clé des trous noirs qui n’existeraient pas autour du noyau de matière noire proposé. Si elle était confirmée, cette découverte modifierait fondamentalement notre compréhension des forces régissant les centres galactiques et de la nature même de la matière noire.
L’étude a été publiée dans les Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
