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Un excès de rayons gamma observé au cœur de la Voie lactée continue de diviser les astrophysiciens. Signe de l’annihilation de particules de matière noire ou simple effet de pulsars invisibles ? Le mystère s’épaissit.
Pourquoi la matière noire reste essentielle à notre compréhension de l’Univers
La cosmologie moderne repose sur un ingrédient invisible : la matière noire. Sans elle, les galaxies ne se formeraient pas aussi rapidement et ne conserveraient pas leur structure. Elle compose environ 85 % de la matière de l’Univers, mais son identité exacte reste un mystère.
Les scientifiques l’identifient uniquement à travers ses effets gravitationnels sur les étoiles, les galaxies et les grandes structures cosmiques.
Pourtant, comme son nom l’indique, elle n’émet ni lumière ni rayonnement directement détectable. Ce défi pousse les chercheurs à explorer d’autres pistes. Plusieurs hypothèses suggèrent que certaines particules de matière noire pourraient s’annihiler et produire des rayons gamma.
Un signal gamma mystérieux observé depuis plus de 10 ans par Fermi
Le Fermi Gamma-ray Space Telescope, lancé par la NASA en 2008, capte depuis plus d’une décennie un excès de rayons gamma dans une vaste région du centre de la Voie lactée, s’étendant sur environ 5 000 années-lumière. Ce signal ne correspond pas aux modèles classiques.
Certains chercheurs pensent que cette émission provient de l’annihilation de particules et d’antiparticules de matière noire. Lorsque ces particules se rencontrent, elles se détruisent et libèrent de l’énergie, notamment sous forme de photons gamma. Bien que cette idée remonte aux années 1970, elle revient aujourd’hui au cœur des débats.
La piste des pulsars : une alternative crédible qui complique le débat
En 2015, des chercheurs du MIT et de Princeton ont proposé une autre explication : une population de pulsars millisecondes. Ces étoiles à neutrons très denses, en rotation rapide, produisent naturellement des rayons gamma. Les nuages de gaz et de poussières du bulbe galactique rendent leur détection difficile.
Leur analyse repose sur la texture du signal gamma. Un rayonnement émis par de la matière noire devrait apparaître lisse et diffus, tandis que des pulsars provoqueraient une répartition granuleuse, chaque source correspondant à un objet distinct. En s’appuyant sur les données de Fermi, leur étude a favorisé la seconde hypothèse.
Les données du satellite Gaia changent la donne en faveur de la matière noire
Récemment, le cosmologiste britannique Joseph Silk et son équipe ont relancé le débat. Grâce aux données du satellite Gaia, qui retracent les fusions galactiques passées de la Voie lactée, ils ont modélisé une distribution de matière noire plus chaotique qu’on ne le pensait.
Ils ont simulé cette nouvelle répartition et comparé les résultats avec les observations de Fermi. Selon leurs analyses, la structure du signal gamma pourrait aussi bien s’expliquer par la matière noire que par des pulsars. Aucune hypothèse ne l’emporte désormais clairement sur l’autre.
Le futur télescope CTA pourrait enfin départager ces deux hypothèses
Le Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), en construction, pourrait faire toute la différence. Grâce à une résolution dix fois supérieure à celle de Fermi, il fournira une carte bien plus précise du ciel gamma.
Les scientifiques espèrent que ce télescope permettra de distinguer un motif lisse (soutenant l’hypothèse de la matière noire) d’un motif grumeleux (en faveur des pulsars). En attendant ces données décisives, les chercheurs poursuivent leurs observations et affinent leurs modèles.
Et si la matière noire brillait… ce serait une révolution majeure pour l’astrophysique et notre compréhension du cosmos.
Par Eric Rafidiarimanana, le