Le regard de Hubble sur une « galaxie ratée » : Cloud-9 sans la moindre étoile
L’imagerie profonde du télescope spatial Hubble, dirigée vers une concentration de gaz en apparence ordinaire à la périphérie de la galaxie spirale voisine Messier 94 (M94), s’est soldée par des résultats qui, en astronomie, sonnent rarement aussi « négatifs » : l’équipe n’a rien trouvé. C’est précisément ce vide, l’absence d’étoiles là où l’on s’attendrait normalement à en voir, qui est devenu la preuve clé de l’idée que Cloud-9 n’est pas une galaxie naine à peine perceptible, mais un nuage relicte d’hydrogène neutre qui n’a jamais allumé l’« étincelle » stellaire.
Les auteurs de l’article publié dans
The Astrophysical Journal Letters en novembre 2025 décrivent Cloud-9 comme le candidat le plus convaincant pour ce que l’on appelle un nuage H I limité par la réionisation (RELHIC) – un type d’objet hypothétique qui devrait être presque totalement invisible dans la partie optique du spectre, mais massif en termes de matière noire. Autrement dit : il s’agit d’une possible « galaxie ratée », un bloc de construction des premières phases de l’Univers qui est resté sans population stellaire, et donc sans la lumière qui révèle habituellement les galaxies.
Qu’est-ce que Cloud-9 et pourquoi c’est important
Cloud-9 est un nuage compact d’hydrogène neutre (H I), détecté par des observations radioastronomiques de la raie à 21 centimètres. Cette raie permet précisément aux astronomes de « voir » l’hydrogène atomique plus froid, même là où il n’y a pas d’étoiles. Selon la description de l’équipe de recherche, Cloud-9 est dynamiquement « froid », sans signes clairs de rotation, et son signal dans le domaine radio correspond à un objet qui, d’après sa vitesse d’éloignement, se situe à peu près à la même distance que la galaxie M94 – environ 4,4 mégaparsecs (environ 14 millions d’années-lumière), même si, pour M94, les catalogues populaires indiquent souvent aussi une valeur proche de 16 millions d’années-lumière.
C’est précisément cette proximité (à l’échelle cosmologique) qui rend Cloud-9 extrêmement attrayant : si, dans l’Univers local, il existe vraiment un halo de matière noire rempli de gaz mais dépourvu d’étoiles, on obtient alors un laboratoire rare pour tester des prédictions fondamentales du modèle cosmologique standard (ΛCDM), et pour comprendre le seuil à partir duquel « une galaxie se forme ». En d’autres termes : où se situe la frontière entre une structure capable de déclencher la formation d’étoiles et une autre qui, malgré le gaz, reste sombre ?
Le responsable principal du programme, Alejandro Benítez-Llambay (Université de Milano-Bicocca), a décrit Cloud-9 dans les déclarations de l’équipe comme l’histoire d’une « galaxie ratée » dont la science apprend souvent plus que des succès : l’inexistence d’étoiles n’est pas perçue comme une déception, mais comme un soutien à la théorie.
De la découverte radio à la confirmation par Hubble de « rien là-bas »
L’histoire a commencé en Chine, dans la province du Guizhou, où se trouve le Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) – l’un des radiotélescopes les plus sensibles au monde. Le relevé FAST de l’environnement de la galaxie M94, décrit dans un article publié en 2023, a révélé plusieurs structures d’hydrogène neutre, dont un nuage distinct sans contrepartie optique évidente. Dans des analyses ultérieures, ce nuage a reçu le surnom Cloud-9 – simplement parce qu’il était le neuvième nuage identifié dans la série, sans aucune symbolique liée à l’expression « cloud nine » dans la culture occidentale.
Des confirmations indépendantes sont ensuite venues des États-Unis : des observations radio du Robert C. Byrd Green Bank Telescope et de l’interféromètre Very Large Array (VLA) ont renforcé l’idée que le nuage existe et qu’il s’agit d’un système compact, relativement ordonné. Mais la question clé demeurait : cache-t-il une galaxie naine extrêmement faible que les télescopes au sol n’ont pas réussi à détecter, ou s’agit-il d’un objet véritablement « sans étoiles » ?
Pour trancher ce dilemme, l’équipe a demandé du temps d’observation sur Hubble et a pointé son Advanced Camera for Surveys (ACS) vers la position de Cloud-9. Selon l’article, les observations ont été menées du 17 au 19 février 2025, en plusieurs visites, précisément afin d’atteindre des magnitudes suffisamment profondes et de révéler au moins les étoiles individuelles les plus brillantes – si elles existent.
L’auteur principal Gagandeep Anand (Space Telescope Science Institute, Baltimore) explique qu’avant Hubble, il existait toujours la possibilité qu’il s’agisse d’une galaxie naine si faible qu’elle « échappait » à la sensibilité des instruments au sol. Mais avec l’ACS de Hubble, souligne-t-il, l’équipe a pu fixer des limites solides : aucune composante stellaire n’apparaît dans les images, et l’analyse du diagramme couleur–magnitude renforce encore la conclusion qu’il n’y a là même pas une masse stellaire très modeste.
RELHIC : un fossile de l’ère de la réionisation
L’acronyme RELHIC vient de « Reionization-Limited H I Cloud ». Le concept s’enracine dans la période de l’Univers primitif où, après la formation des premières étoiles et galaxies, le rayonnement ultraviolet a ionisé la majeure partie de l’hydrogène intergalactique. Dans un tel environnement, les plus petits halos de matière noire – trop petits pour retenir et refroidir suffisamment le gaz – ont pu se retrouver privés du « carburant » stellaire qui se condenserait en étoiles. Ces structures pourraient théoriquement exister aujourd’hui sous forme de nuages compacts d’hydrogène neutre en équilibre avec le fond ultraviolet ambiant, mais sans population stellaire pour les « signaler » dans le spectre optique.
Cloud-9 s’intègre à ce tableau précisément grâce à sa combinaison de propriétés : il est compact, avec un profil radio relativement étroit (interprété comme un signe de faible dispersion des vitesses), il n’a pas de rotation claire, et il est en même temps suffisamment massif en gaz pour être mesurable. L’équipe avait auparavant, sur la base des données radio et de la modélisation, indiqué que la masse totale de matière noire pourrait être de l’ordre de quelques milliards de masses solaires, tandis que la masse d’hydrogène neutre est d’environ un million de masses solaires.
Andrew Fox (AURA/STScI, en collaboration avec l’Agence spatiale européenne) a décrit ce type d’objet comme une « fenêtre sur l’Univers sombre » : la majeure partie de la masse de l’Univers n’est, selon la théorie, pas visible, et de tels systèmes – sans étoiles dominant la lumière – offrent une occasion rare d’étudier la composante sombre indirectement, via son influence sur le gaz.
Des chiffres qui changent l’image : gaz, dimensions et matière noire
Comparé à de nombreux autres nuages d’hydrogène dans l’environnement plus large de la Voie lactée, qui apparaissent souvent irréguliers et étirés, Cloud-9 se distingue par sa compacité. Il est décrit comme un objet d’un rayon d’environ 1,4 kiloparsec (environ 4 600 années-lumière), et sa masse H I est estimée à environ 10^6 masses solaires. En tenant compte de l’équilibre entre la pression du gaz et la gravitation, les auteurs concluent que le halo de matière noire qui le maintient pourrait avoir une masse d’environ 5×10^9 masses solaires.
Un tel rapport – relativement peu de gaz visible face à une masse totale énorme – est une caractéristique courante d’un scénario où la matière noire domine. C’est précisément pourquoi l’expression « galaxie sombre » est de plus en plus utilisée dans la littérature pour des objets qui ressemblent à des galaxies par leur masse et leur potentiel gravitationnel, mais qui n’ont pas d’étoiles, donc pas d’« adresse » optique classique dans le ciel.
L’article souligne aussi l’importance méthodologique : pendant des décennies, l’astronomie a été « étoilo-centrée », s’appuyant sur la lumière des étoiles et l’éclat des galaxies. Cloud-9 rappelle qu’une partie de la structure cosmologique peut exister dans un régime où le gaz et la matière noire sont les principaux acteurs – et où les étoiles ne sont qu’un résultat optionnel.
Cloud-9 est-il vraiment sphérique : indices d’environnement et effet de « ram-pressure »
Bien que les premières observations radio aient suggéré des contours de densité d’hydrogène très réguliers, des données VLA plus détaillées dans des travaux ultérieurs ont indiqué de fines asymétries. Des signes de compression du gaz d’un côté et une structure en forme de queue de l’autre ont été décrits, ce que les auteurs interprètent comme une possible conséquence du ram-pressure stripping – le « raclage » du gaz lorsque le nuage se déplace à travers le milieu intergalactique plus raréfié ou à travers le halo de gaz étendu autour de M94.
De tels effets environnementaux sont importants pour deux raisons. Premièrement, ils peuvent expliquer pourquoi ces objets sont rares : même s’ils se forment, la proximité de galaxies plus grandes et le mouvement dans le gaz environnant peuvent, avec le temps, les dépouiller, les disperser ou les ioniser. Deuxièmement, les asymétries peuvent être des traces de la physique du gaz et de la matière noire à petite échelle – un domaine où les modèles standards et les observations se « disputent » souvent, par exemple dans les débats sur le nombre de galaxies naines satellites et sur la structure interne des halos de matière noire.
Dans le contexte de M94, Cloud-9 apparaît comme un objet ayant un lien physique réel avec la galaxie : il a une vitesse similaire, se trouve dans son voisinage et montre des signes d’interactions possibles. À quel point ce lien est étroit – le nuage est-il lié, de passage, ou simplement une partie d’un environnement gazeux plus large – les auteurs décrivent cela comme une question à laquelle des observations supplémentaires apporteront une réponse plus claire.
Une « galaxie ratée » peut-elle un jour devenir une galaxie
L’une des conclusions intrigantes des interprétations de Cloud-9 est que l’objet se situe dans une sorte de « point idéal ». Selon ces considérations, s’il avait été nettement plus massif, la gravité aurait probablement surmonté les effets de la réionisation et le gaz se serait refroidi pour former des étoiles – et Cloud-9 ne serait qu’une petite galaxie de plus. S’il avait été sensiblement moins massif, le gaz se serait plus facilement dispersé et ionisé, ne laissant que de faibles traces difficiles à capter même avec des radiotélescopes.
Ainsi, du moins d’après les analyses disponibles, Cloud-9 est assez grand pour retenir l’hydrogène neutre, mais pas assez « lourd » ou suffisamment favorable en conditions pour déclencher une formation stellaire stable. S’il franchira, dans un avenir lointain – via l’accrétion de gaz supplémentaire ou un changement des conditions environnementales – le seuil et commencera à former des étoiles, c’est pour l’instant une question ouverte.
Portée plus large : tester ΛCDM et rechercher des structures « invisibles »
Pour les cosmologistes, Cloud-9 n’est pas seulement un objet voisin intéressant. Si l’interprétation RELHIC se confirme sur d’autres exemples, cela signifierait que l’Univers local contient réellement toute une population de petits halos de matière noire remplis de gaz, mais sans étoiles – une population qui aiderait à combler l’écart entre les prédictions des simulations et l’abondance observée de galaxies naines.
Les auteurs soulignent que la détection de tels systèmes est exigeante sur le plan observationnel : des objets brillants proches peuvent facilement noyer des signaux faibles, et des processus environnementaux peuvent les modifier rapidement. C’est pourquoi des approches combinées sont nécessaires – de vastes relevés radio à haute sensibilité, une interférométrie révélant la structure du gaz, et une imagerie optique profonde fixant des limites sur la présence d’étoiles.
En ce sens, Cloud-9 est aussi l’annonce de ce qui pourrait suivre avec de nouvelles générations de relevés du ciel. À mesure que les instruments radio deviennent plus sensibles et que l’imagerie profonde devient plus routinière, la probabilité augmente de voir apparaître, à proximité de galaxies déjà connues, d’autres « maisons abandonnées » – comme l’a décrit de façon imagée la membre de l’équipe Rachael Beaton, évoquant la possibilité qu’il existe davantage de telles structures sombres parmi nos voisins galactiques.
Pour l’instant, le message le plus concret est simple : parfois, le résultat le plus important est précisément celui où, après toutes les attentes, on ne voit pas une seule étoile. Dans le cas de Cloud-9, ce silence dans le spectre optique est devenu un signal puissant qu’au sein de notre voisinage cosmique se cache l’un des exemples les plus purs d’une structure où la matière noire tient le premier rôle, et où les étoiles – du moins pour l’instant – ne sont pas entrées en scène.
Sources :- The Astrophysical Journal Letters (Anand et al., 2025) – article sur les observations ACS de Hubble de Cloud-9 et les limites sur la masse stellaire : lien- arXiv (Anand et al., 2025) – prépublication de l’article « The First RELHIC? Cloud-9 is a Starless Gas Cloud » : lien- The Astrophysical Journal (Zhou et al., 2023) – observations FAST de l’environnement de M94 et identification d’un nuage sans contrepartie optique : lien- The Astrophysical Journal (Benítez-Llambay et Navarro, 2023) – modélisation de Cloud-9 comme halo de matière noire possible sans étoiles : lien- The Astrophysical Journal (Benítez-Llambay et al., 2024) – observations VLA de Cloud-9 et interprétation des effets environnementaux : lien- arXiv (Benítez-Llambay et al., 2024) – prépublication « Not So Round: VLA Observations of the Starless Dark Matter Halo Candidate Cloud-9 » : lien- NASA Science – données de base sur la galaxie Messier 94 (distance et contexte) : lien
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Heure de création: 06 janvier, 2026