Une nouvelle étude suggère qu’un télescope de la NASA pourrait avoir réalisé la toute première observation de la matière noire insaisissable, la substance invisible et mystérieuse qui constitue la majeure partie de la matière de l’univers. Cependant, les scientifiques, y compris l’auteur de l’étude, préviennent que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre ces résultats.
Le télescope spatial Fermi Gamma-ray de la NASA, qui étudie les longueurs d’onde de lumière à haute énergie appelées rayons gamma, a repéré des émissions au centre de la Voie lactée qui pourraient être associées à des particules liées à matière noireselon l’étude publiée mardi 25 novembre dans le Journal de cosmologie et de physique des astroparticules.
Mais l’étude prévient qu’une confirmation indépendante de ce signal doit être obtenue – non seulement de la Voie Lactée, mais également « d’autres objets ou régions » ayant des propriétés similaires. De même, le physicien théoricien Sean Tulinprofesseur adjoint de physique et d’astronomie à l’Université York de Toronto, a déclaré à Live Science qu’il souhaiterait une analyse indépendante des travaux car ce n’est pas la première fois que de telles affirmations sont faites à l’aide du télescope Fermi.
Un exemple frappant est le « excès du centre galactique« , une source inexpliquée de rayons gamma découverte avec les données de Fermi en 2009. Après près de deux décennies de recherches plus approfondies, les scientifiques continuent de débattre pour savoir si l’excès est le résultat de la matière noire ou de sources astronomiques plus conventionnelles, telles que les étoiles à rotation rapide connues sous le nom de pulsars.
Les WIMPs dans le cosmos
La matière noire est une substance non lumineuse censée constituer la majeure partie de la matière de l’univers. Jusqu’à présent, on n’a pu le retracer que grâce à ses effets gravitationnels sur d’autres objets. Par exemple, dans un article fondateur de 1933l’astronome Fritz Zwicky a déclaré que les galaxies lointaines se déplaçaient les unes autour des autres plus rapidement que prévu sur la base de la matière visible visible avec les télescopes. L’attraction gravitationnelle de la matière noire était considérée comme la raison probable.
Il existe plusieurs théories sur ce que contient la matière noire, mais la plupart des astronomes suggèrent aujourd’hui qu’elle est constituée de particules subatomiques. L’étude de Totani se concentre sur une suggestion populaire de particules, la particule massive à faible interaction (MAUVIETTE).
Les WIMP ne sont pas largement utilisés Modèle standard de physique des particulesqui montre avec succès (pour l’essentiel) comment les éléments constitutifs de la matière interagissent les uns avec les autres. Mais le modèle ne tient pas compte de la force de gravité ni de l’existence de la matière noire. selon le CERN.
Les WIMP sont plus lourds que les protons, selon le communiqué, et les WIMP interagissent difficilement avec d’autres types de matière. Mais lorsque deux WIMP s’écrasent l’une sur l’autre, ces particules seraient détruites et libéreraient énergiquement d’autres particules lors de la collision, notamment des photons de rayons gamma.
Matière noire, ou non ?
Pour rechercher les rayons gamma associés aux collisions WIMP, de nombreuses études se sont concentrées sur des amas de matière noire, comme le centre de notre planète. Voie lactée galaxie. Les données obtenues au cours de 15 années d’observations avec le télescope Fermi ont montré des rayons gamma « dans une structure semblable à un halo vers le centre de la Voie lactée » qui « correspond à la forme attendue du halo de matière noire ».
Ces rayons gamma étaient extrêmement énergétiques, avec une énergie photonique de 20 gigaélectrons-volts (20 milliards d’électrons-volts). Selon la déclaration, cette énergie « correspond à l’émission prédite par l’annihilation d’hypothétiques WIMP », ainsi qu’à la fréquence d’annihilation des WIMP.
Cependant, Tulin a souligné que le signal n’apparaît que lorsque l’on supprime l’arrière-plan de « toutes les sources de photons énergétiques provenant de la Voie Lactée », y compris de son centre et de son disque. Une certaine énergie de fond est également présente à partir de « Bulles de Fermi » – deux immenses zones de gaz et de rayons cosmiques qui surplombent la Voie Lactée.
Toutes les études portant sur les sources d’énergie de la Voie lactée doivent modéliser ce bruit de fond, puis le soustraire pour « révéler le signal sous-jacent », a déclaré Tulin. « Ce que vous déduisez pour le signal dépend très attentivement de ce que vous avez soustrait de l’arrière-plan. … Il y a un risque d’être trompé si vous soustrayez quelque chose de manière incorrecte. »
Outre les questions sur l’arrière-plan, le signal pourrait dépendre du type de particule de matière noire discutée, a déclaré Tulin. « Ce que cela signifie, quel est le modèle de cette particule de matière noire ? » dit-il. « Quelle est sa masse ? Quelles sont ses propriétés fondamentales ? Quelles sont ses différentes interactions ? »
Cependant, le modèle d’annihilation pour un WIMP standard est « parfaitement raisonnable » avec le signal observé par Totani, a déclaré Tulin, avec l’hypothèse que l’étude observe les WIMP selon le modèle que nous comprenons et que l’arrière-plan est soustrait correctement.
Tulin (qui avait accès à un prépublication d’étude en parlant avec Live Science) a ajouté que malgré ses mises en garde, les découvertes « seraient une chose remarquable si elles étaient dues à la matière noire… pas seulement pour l’avenir des observations astronomiques, mais ce type de particule de matière noire pourrait être testé et découvert dans toutes sortes d’expériences différentes, comme des laboratoires souterrains et dans des collisionneurs. »
Cela dit, « personne ne mise vraiment sur le fait que c’est la seule fois où cela s’est avéré correct », a déclaré Tulin à propos de la nouvelle étude. « Nous avons vu apparaître de nombreuses anomalies. De nombreuses anomalies disparaissent. Certaines anomalies sont restées gravées dans nos mémoires et nécessitent encore une exploration plus approfondie. »
