Dans l’amas de la Vierge ils ont trouvé un objet, dont le nom de travail est VIRGOHI21, avec une masse d’hydrogène neutre de deux cent millions de masses solaires (2 108 Mo) qui est invisible sur des images optiques profondes. L’amas de la Vierge est une grande collection de galaxies à une distance de cinquante millions d’années lumière (16 Mpc). Un chercheur de l’Observatoire de Paris (GEPI) a participé à la cartographie de l’objet au radiotélescope d’Arecibo, où ils ont confirmé la détection initiale faite au radiotélescope Lovell (voir la figure 1) avec une meilleure sensibilité et un lobe plus petit, ce qui a permet d’estimer que la taille de l’objet a une cinquantaine de milliers d’années lumière (16 kpc). Des spectres pris à différentes positions dans l’objet montrent une vitesse de rotation identique à celle trouvée dans des galaxies relativement massives. La cartographie de l’objet avec l’interféromètre VLA n’a pas permis de détecter de l’hydrogène, à cause de fortes interférences solaires, ce qui empêchait la détection de nuages étendus.

Figure 1 :

Sa masse totale de cent milliards de masses solaire (1011 Mo) est égale à cinq cent fois la masse de l’hydrogène détecté dans l’objet. S’il s’agissait d’une galaxie normale, elle devrait être assez brillante (de la 12ème magnitude — voir la figure 2) pour être visible dans une bonne lunette d’amateur.

Le radio télescope Lovell de 76 m de diamètre à l’observatoire de Jodrell Bank où la première détection de la galaxie obscure a été faite. Le graphe superposé est le spectre radio détecté qui montre la raie d’émission de l’hydrogène dans la galaxie obscure. (Copyright University of Manchester.) Cliquer sur l’image pour l’agrandir

Des objets identiques ont déjà été détectés auparavant mais une fois qu’ils étaient observés par des télescopes optiques puissants des étoiles étaient observées. D’autres ont été identifiés comme les débris d’une collision entre galaxies. Cependant, quand l’équipe étudiait la région de VIRGOHI21 au télescope optique Isaac Newton à La Palma (Espagne), ils n’ont pas trouvé de traces visibles d’étoiles jusqu’à une brillance de surface limite de 27.5 magnitudes par seconde d’arc carré en bleu, et ni aucune galaxie proche qui aurait pu suggérer une collision. L’équipe a obtenu ses premières observations radio en 2000 et il a fallu presque 5 ans pour éliminer les autres interprétations possibles. C’est donc la première galaxie obscure jamais détectée. Les astronomes ont mesuré les mouvements d’étoiles et de galaxies depuis des décennies déjà. Ces mesures ont montré qu’il devrait exister bien plus de masse dans l’univers qu’on ne peut le voir. Cette matière noire est toujours un mystère pour les astronomes : est-elle mélangée avec les étoiles ou séparée d’elles ? Une autre énigme est que les idées courantes sur la formation des galaxies prévoit la présence de beaucoup plus de galaxies dans l’univers qu’on ne peut le voir actuellement. Ainsi, ces deux idées, la matière noire et le manque de galaxies visibles, ont poussé des astronomes à prévoir l’existence de galaxies obscures dans l’univers. L’identification d’une galaxie obscure est une percée importante, car selon les modèles cosmologiques la matière noire est cinq fois plus abondante que la matière normale (baryonique), celle que l’on peut voir et toucher. La quantité de matière dans une galaxie détermine la force gravitationnelle nécessaire pour maintenir sa cohésion. Certaines galaxies tournent tellement vite qu’elles devraient se désintégrer. Le fait qu’elles ne le fassent pas montre que la force gravitationnelle dans ces objets doit être plus forte que celle qu’on peut déduire de leur matière visible. Ceci a conduit à la déduction de la présence de matière invisible. La masse de cette matière noire peut être calculée par la force gravitationnelle nécessaire pour maintenir la cohésion de la galaxie. On pense que les galaxies obscures se forment quand la densité de matière dans un objet est trop basse pour conduire aux conditions qui permettent la formation d’étoiles. Bien que les observations de VIRGOHI21 puissent en principe avoir d’autres explications elles sont compatibles avec une distribution d’hydrogène dans un disque plat en rotation, comme on le trouve dans des galaxies spirales normales. L’équipe espère continuer ses observations de la partie cachée de l’univers. Pour cela ils ont à leur disposition les grands relevés profonds et complets de l’hydrogène froid qui viennent de débuter avec le système de récepteurs a sept cornets ALFA au radiotélescope d’Arecibo, ainsi que des observations plus profondes de VIRGOHI21 avec de grands interféromètres radio.

Référence A Dark Hydrogen Cloud in the Virgo Cluster Robert Minchin (1), Jonathan Davies (1), Michael Disney (1), Peter Boyce (1), Diego Garcia (1), Christine Jordan (2), Virginia Kilborn (3), Robert Lang (1), Sarah Roberts (1), Sabina Sabatini (4), Wim van Driel (5) ((1) Cardiff University, (2) Jodrell Bank Observatory, (3) Swinburne University of Technology, (4) Osservatorio Astronomico di Roma, (5) Observatoire de Paris and Universite Paris 7) Astrophysical Journal, in press astro-ph/0502312

Contact Wim Van Driel (Observatoire de Paris, GEPI)

Dernière modification le 22 février 2013

In the Virgo cluster of galaxies they found an object, which has the working nameVIRGOHI21, with a mass of hydrogen atoms of two hundred million times the mass of the Sun (2 108 Mo), which is invisible on deep images in visible light. The Virgo cluster is a large group of galaxies about 50 million light years (16 Mpc) away. An astronomer from Paris Observatory (GEPI) participated in mapping the object with the Arecibo radio telescope, which confirmed the initial Lovell telescope detection (see Figure 1) with better sensitivity and with a smaller beam size, which allowed an estimate of its size, about 50 thousand light years (16 kpc). Spectra taken at different positions in the object shows that it rotates with the speed of a fairly massive galaxy. No neutral hydrogen was detected in the mapping with the Very Large Array interferometer, but strong solar radio interference made the detection of extended gas clouds impossible.

Figure 1 :

It is 500 times more massive than could be accounted for by the observed hydrogen atoms alone. Its total mass is of order of a hundred billion solar masses (1011 Mo). If it were an ordinary galaxy, then it should be quite bright (of about the 12th magnitude — see Figure 2) and would be visible with a good amateur telescope.

Le radio télescope Lovell de 76 m de diamètre à l’observatoire de Jodrell Bank où la première détection de la galaxie obscure a été faite. Le graphe superposé est le spectre radio détecté qui montre la raie d’émission de l’hydrogène dans la galaxie obscure. (Copyright University of Manchester.) Cliquer sur l’image pour l’agrandir

Similar objects that have previously been discovered have since turned out to contain stars when studied with high-powered optical telescopes. Others have been found to be the remnants of two galaxies colliding. However, when the scientists studied the area of VIRGOHI21 in question using the Isaac Newton Optical Telescope at La Palma (Spain), they found no visible trace of any stars down to a surface brightness level of 27.5 magnitudes per square arcsecond in the blue, and no nearby galaxies that would suggest a collision. The astronomers first took observations of the dark object back in 2000 and it has taken almost five years to rule out all the other possible explanations. It appears to be the first dark galaxy ever detected. Astronomers have been measuring the way in which stars and galaxies move for many years. These measurements indicate that there must be far more matter in the Universe than can be accounted for by the visible light we see. This .dark matter. still holds many mysteries for astronomers - is it well mixed up amongst the stars, or is it separate from the stars ? Another puzzle is that the current ideas about how galaxies form predict that there should be many more galaxies in the Universe than are visible to us. So, these two ideas - dark matter and the lack of galaxies - have led some astronomers to predict that there must be unseen ’dark’ galaxies hidden in the Universe. Finding a dark matter galaxy is an important breakthrough because, according to cosmological models, dark matter is five times more abundant than the ordinary (baryonic) matter that makes up everything we can see and touch. The presence of dark matter in the Universe can be inferred by looking at the rotation of galaxies and measuring how fast their visible components are moving. The amount of matter in a galaxy dictates the gravitational force needed to hold it together. Astronomers have seen galaxies where the material is moving so fast that they should fly apart . As they don’t, there must be a stronger gravitational force acting than can be accounted for using visible matter. This has led astronomers to believe that there is more matter unseen. The mass of this ’dark matter’ can be calculated from the gravitational force that must be acting to hold the galaxy together. Dark galaxies are thought to form when the density of matter in a galaxy is too low to create the conditions for star formation. The observations of VIRGOHI21 may have other explanations, but they are consistent with the hydrogen being in a flat disc of rotating material — which is what is seen in ordinary spiral galaxies. The team hopes to continue their observations to probe the hidden extent of the Universe. Of particular interest to them are the large, sensitive and complete surveys of cold hydrogen gas that have recently been started with the seven-beam ALFA receiver system at the Arecibo radio telescope, as well as a deeper search for hydrogen gas with large radio interferometers in VIRGOHI21.

Reference A Dark Hydrogen Cloud in the Virgo Cluster Robert Minchin (1), Jonathan Davies (1), Michael Disney (1), Peter Boyce (1), Diego Garcia (1), Christine Jordan (2), Virginia Kilborn (3), Robert Lang (1), Sarah Roberts (1), Sabina Sabatini (4), Wim van Driel (5) ((1) Cardiff University, (2) Jodrell Bank Observatory, (3) Swinburne University of Technology, (4) Osservatorio Astronomico di Roma, (5) Observatoire de Paris and Universite Paris 7) Astrophysical Journal, in press astro-ph/0502312

Contact Wim Van Driel (Observatoire de Paris, GEPI)

Dernière modification le 4 mars 2013