UNE GALAXIE SANS ÉTOILES ?

Dans notre modèle standard de l’univers, la matière noire est arrivée la première. Des amas invisibles — les halos — se sont formés, le gaz y est tombé, s’est refroidi et s’est allumé en étoiles. Mais les plus petits halos n’auraient pas tous réussi. Avant la réionisation de l’univers, leur gaz refroidissait trop lentement ; ensuite, il est resté chauffé par la lumière ultraviolette qui baigne le cosmos. Ces halos garderaient leur gaz d’origine pour toujours, sans jamais former une seule étoile.

Les astronomes les appellent RELHIC — Reionization-Limited H i Clouds — ou simplement « galaxies noires ». La théorie les prédit solidement. Elles sont aussi très difficiles à trouver : sans étoiles, elles sont invisibles aux télescopes ordinaires. Le seul moyen de les repérer est le faible signal radio de l’hydrogène neutre, à 21 centimètres de longueur d’onde.

Un nuage solitaire

Une équipe menée par Jin-Long Xu (Observatoires astronomiques nationaux de Chine) et Alejandro Benítez-Llambay (Université de Milan-Bicocca) en a trouvé une dans un relevé radio aveugle du FAST, le radiotélescope chinois de 500 mètres. Ils l’ont réobservée trois fois en juillet et août 2026. Des observations à des dates différentes ont écarté une interférence radio. Le nuage ne figure dans aucun catalogue existant de candidats.

Ils l’ont baptisé J1351+0039. Il se trouve à environ 3,7 mégaparsecs — quelque 12 millions d’années-lumière. Aucune grande galaxie à moins de 100 000 parsecs. Aucune queue ni pont de gaz qui trahirait de la matière arrachée à une voisine.

Ce que disent les chiffres

• Hydrogène neutre : environ 480 000 fois la masse du Soleil ; environ 640 000 en comptant l’hélium.
• Taille : un rayon effectif de 2,9 kiloparsecs, et une forme presque ronde (rapport d’axes 0,94).
• Étoiles : aucune détectée dans les images profondes du DESI Legacy Survey. Au plus 150 000 masses solaires d’étoiles pourraient se cacher sous le seuil de détection.
• Masse totale, déduite de la vitesse du gaz : environ 130 millions de masses solaires.

Soit un rapport d’environ 200 entre la matière noire et la matière ordinaire. Sans cette masse invisible, calculent les auteurs, le nuage se disperserait en environ 240 millions d’années.

Le gaz tourne à peine — environ 4 km/s — alors que ses mouvements internes désordonnés atteignent environ 11,6 km/s. Le nuage est donc soutenu par sa pression, comme une boule de gaz tiède, et non par une rotation de disque. Sa température, environ 11 000 K, correspond à un gaz chauffé par le fond ultraviolet cosmique : il ne s’est jamais assez refroidi pour faire des étoiles.

Ce qui reste incertain

Les auteurs restent prudents. Une population d’étoiles très diffuse, comme celle de la galaxie naine ultra-pâle Leo T, serait encore invisible dans les images actuelles à cette distance. Il faudra des images plus profondes depuis l’espace, avec Hubble ou le télescope James Webb, pour confirmer l’absence totale d’étoiles. La faible rotation est aussi inattendue pour une RELHIC ; les auteurs suggèrent que le nuage a pu acquérir lentement un peu de rotation.

J1351+0039 est donc un candidat : soit une vraie galaxie noire, soit une galaxie ordinaire extrêmement pâle.

Le candidat le plus propre à ce jour

Les candidats précédents — Cloud-9 près de la galaxie M94, et deux autres près de M51 — sont proches de grandes galaxies dont la gravité a pu les façonner. J1351+0039 est seul. Selon les auteurs, c’est le candidat de galaxie noire isolée le plus propre et le plus convaincant découvert à ce jour : un laboratoire naturel pour étudier la matière noire et le gaz là où aucune étoile ne s’est jamais formée.