La galaxie naine de la Coupe 2 (en anglais Crater 2 dwarf galaxy) est une galaxie naine découverte orbitant autour de la Voie lactée située à environ 380 000 al de la Terre. Elle a été identifiée grâce aux données d'imagerie du télescope du VLT en 2016. La galaxie a un rayon effectif d'environ 1 100 pc, faisant d'elle le quatrième plus grand satellite de la Voie lactée, derrière le Grand Nuage de Magellan (LMC), le Petit Nuage de Magellan (SMC) et la galaxie naine du Sagittaire. Elle a une grandeur angulaire d'environ le double de celui de la lune.
Une galaxie satellite est une galaxie plus petite qui orbite autour d’une galaxie hôte plus grande. La matière noire représente 85 % de la matière de l'univers et peut former une structure sphérique sous l'influence de la gravité appelée halo de matière noire. Invisible, le halo imprègne et entoure une galaxie comme Cratère 2. Le fait que Cratère 2 soit extrêmement froid indique que son halo a une faible densité.
Yu explique que Crater 2 a évolué dans le champ de marée de la Voie lactée et a connu des interactions de marée avec la galaxie hôte, de la même manière que les océans de la Terre subissent les forces de marée dues à la gravité de la lune. En théorie, les interactions de marée peuvent réduire la densité du halo de matière noire.
Cependant, les dernières mesures de l'orbite de Crater 2 autour de la Voie lactée suggèrent que la force des interactions de marée est trop faible pour abaisser la densité de matière noire de la galaxie satellite et être cohérente avec la théorie dominante de la matière noire froide (CDM).
"Une autre énigme est de savoir comment Crater 2 pourrait avoir une grande taille, car les interactions de marée réduiraient sa taille lorsque la galaxie satellite évoluerait dans le champ de marée de la Voie lactée", a déclaré Yu.
Yu et son équipe invoquent une théorie différente pour expliquer les propriétés et l'origine de Crater 2. Appelée matière noire à interaction automatique, ou SIDM, elle peut expliquer de manière convaincante diverses distributions de matière noire. Il propose que les particules de matière noire interagissent elles-mêmes par l’intermédiaire d’une force obscure, entrant fortement en collision les unes avec les autres à proximité du centre d’une galaxie.
"Notre travail montre que le SIDM peut expliquer les propriétés inhabituelles du cratère 2", a déclaré Yu. "Le mécanisme clé est que les auto-interactions de la matière noire thermalisent le halo du cratère 2 et produisent un noyau de faible densité, c'est-à-dire que la densité de la matière noire est aplatie à de petits rayons. En revanche, dans un halo MDP, la densité augmenterait fortement vers le centre de la galaxie.
Selon Yu, dans SIDM, une force relativement faible des interactions de marée, cohérente avec ce que l'on peut attendre des mesures de l'orbite de Carter 2, est suffisante pour réduire la densité de matière noire du cratère 2, conformément aux observations.
"Il est important de noter que la taille de la galaxie s'étend également dans un halo SIDM, ce qui explique la grande taille de Carter 2", a déclaré Yu. "Les particules de matière noire sont simplement liées de manière plus lâche dans un halo SIDM à noyau que dans un halo CDM 'cuspy'. Nos travaux montrent que le SIDM est meilleur que le CDM pour expliquer l'origine du cratère 2."
Plus d'informations : Xingyu Zhang et al, Interprétation de la matière noire à interaction automatique du cratère II, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI : 10.3847/2041-8213/ad50cd
Fourni par l'Université de Californie - Riverside