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Les étoiles suivent des orbites qui tournent autour du centre de notre galaxie et ont également des oscillations de part et d'autre du plan galactique (une orbite est matérialisée par une ligne tracée en rouge sur la figure). Le dénombrement des étoiles et la mesure de leur distances et vitesses permettent de déterminer la force générée par la matière noire. © The RAVE collaboration
L'équipe de recherche, composée de chercheurs européens, australiens, américains et canadiens regroupés depuis plus de dix ans autour d'un programme d'observations dénommé RAVE (1) (RAdial Velocity Experiment) a mesuré les vitesses et compositions chimiques de 500 000 étoiles. Une dizaine de milliers d'entre-elles, des géantes rouges dite du "clump" (2) dont les distances sont mesurées avec précision, ont servi à sonder le voisinage solaire sur une distance de 2000 parsecs (6000 années-lumière) autour du Soleil.
Ces observations sondent un grand volume d'espace en dehors du disque stellaire de la Galaxie ainsi que la force générée par la matière noire. La quantité de matière noire qui en est déduite y est très supérieure à celle nécessaire pour expliquer la rotation des étoiles autour du centre Galactique. Cela implique qu'en plus d'un halo de matière noire formé aux premiers âges de la Galaxie (il y a 12 milliards d'années), cette dernière possède également un disque de matière noire. Ce disque sombre résulterait de l'accrétion de petites galaxies satellites: les mini-halos de ces galaxies satellites accrétées fusionneraient puis formeraient un disque aplati. Ces observations viennent confirmer les prédictions d'un tel mécanisme déjà obtenues par des calculs numériques appuyés sur des bases théoriques.
On notera également que la théorie effective MOND fait une prédiction similaire. MOND est une théorie alternative à la relativité ; elle modifie les lois de la gravité et s'affranchit de l'hypothèse de la matière noire. Une de ses prédictions est l'existence d'un champ de force différent de la force newtonienne. Dans le cas de notre Galaxie, le champ de forces est alors semblable à celui d'un disque de matière noire, donc semblable au champ de forces observé.
Carte du ciel montrant les 500000 étoiles observées par la collaboration RAVE. Les couleurs indiquent la vitesse des étoiles. © The RAVE collaboration, fond: © 2000 Axel Mellinge
Note(s):
(1) RAVE (RAdial Velocity Experiment) est une coopération internationale comprenant une quarantaine de chercheurs et ingénieurs. Le projet a débuté en 2000 et a visé à observer les spectres de 500 000 étoiles, de mesurer leur vitesse et de déterminer les abondances de nombreux éléments chimiques.
Les observations ont été menées à Siding Spring, observatoire astronomique australien situé à 500 kilomètres à l'est de Sydney.
(2) étoile géante du 'clump': ces étoiles brulent en leur centre l'hélium et le transforme en carbone. C'est un stade avancé dans l'évolution des étoiles. Ces étoiles sont identifiées par leur couleur et la gravité à leur surface. Elles ont toutes une même luminosité, ce qui permet de déduire leur distance en mesurant pour chacune son éclat apparent.
Pour plus d'information voir:
Weighing the local dark matter with RAVE red clump stars, O. Bienaymé, B. Famaey, A. Siebert, K. C. Freeman, B. K. Gibson, G. Gilmore, E. K. Grebel, J. Bland-Hawthorn, G. Kordopatis, U. Munari, J. F. Navarro, Q. Parker,W. Reid,G. M. Seabroke, A. Siviero, M. Steinmetz, F. Watson, R. F. G. Wyse, T. Zwitter, Astronomy and Astrophysics, November 2014