Le télescope Hubble confirme l'existence de RELHIC : un nuage fossile dominé par la matière noire

Des astronomes viennent de valider l'existence d'un objet cosmique sans précédent : un nuage de gaz riche en hydrogène, totalement dépourvu d'étoiles, et régi principalement par l'influence de la matière noire. Surnommé officieusement « Cloud-9 », cet objet constitue le premier exemple avéré d'un Nuage H I Restreint par la Réionisation (RELHIC) dans l'Univers. Cette découverte majeure, détaillée dans la revue The Astrophysical Journal Letters, a été rendue possible grâce à l'analyse méticuleuse des données recueillies par le télescope spatial Hubble (NASA/ESA).

Cloud-9 est localisé à une distance relativement proche, soit environ 14,3 millions d'années-lumière de la Terre, dans le voisinage immédiat de la galaxie spirale Messier 94 (M94). La première détection de ce phénomène inhabituel avait eu lieu en 2023, lors d'un relevé radio effectué par le télescope chinois FAST, doté d'une antenne de cinq cents mètres d'ouverture. Des observations subséquentes, menées avec le radiotélescope Green Bank et le réseau VLA (Very Large Array) aux États-Unis, ont permis de confirmer sa signature radio caractéristique. C'est finalement l'instrument Advanced Camera for Surveys (ACS) de Hubble qui a apporté la preuve définitive de l'absence totale d'étoiles dans ce nuage, lui conférant ainsi le statut de vestige qui n'a jamais réussi à initier la formation stellaire.

Les caractéristiques quantitatives de cet objet sont éloquentes. Le cœur d'hydrogène neutre présente un diamètre d'approximativement 4900 années-lumière, et la masse du gaz d'hydrogène est estimée à environ un million de masses solaires. Cependant, les calculs basés sur l'équilibre entre la pression du gaz et la gravité exercée par la matière noire révèlent que la masse totale de Cloud-9 atteint un chiffre colossal de 5 milliards de masses solaires. Cette disparité met en lumière la domination écrasante de la matière noire. L'équipe de recherche impliquée dans cette étude comprend des noms notables tels que Gagandeep Anand (STScI), Rachel Beaton (STScI) et Alejandro Benítez-Llambay (Université de Milan-Bicocca).

La question scientifique centrale soulevée par cette observation est de comprendre pourquoi cet objet, possédant théoriquement suffisamment de matière gazeuse pour déclencher la formation d'étoiles, est resté stérile. Les chercheurs en sont venus à la conclusion que Cloud-9 représente une fenêtre extrêmement rare sur la « matière noire de l'Univers » et illustre parfaitement le concept d'une « histoire de galaxie ratée ». Comme l'a souligné Alejandro Benítez-Llambay, l'absence d'étoiles confirme une théorie en montrant un « bloc de construction galactique primordial qui n'a pas abouti ». Cette découverte offre ainsi une validation empirique pour le modèle cosmologique standard ΛCDM (Lambda-CDM), qui avait prédit l'existence de tels halos de matière noire sans étoiles à l'échelle sous-galactique.

L'importance de cette nouvelle pour l'astrophysique réside dans l'opportunité unique qu'elle offre aux scientifiques d'étudier directement une structure entièrement dominée par la matière noire, sans être masquée ou modifiée par les rétroactions stellaires. Cloud-9 se distingue des autres nuages d'hydrogène connus par sa compacité et sa forme sphérique, suggérant une stabilité dynamique plutôt que d'être un simple débris. La possibilité d'examiner une structure où la matière noire est prépondérante via son composant d'hydrogène neutre ouvre une nouvelle voie méthodologique pour la physique de la matière noire, comme l'a noté Andrew Fox de l'AURA/STScI. C'est une véritable aubaine pour sonder l'invisible.