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De la matière noire (peut-être) détectée

Crédits : CC0 Public Domain

Cela fait plus de 90 ans que la matière noire échappe à la compréhension des physiciens. D’après les derniers résultats de Planck, elle constitue 85% de la masse de l’Univers, mais sa nature reste encore un mystère.

C’est dans les années 1920 que sont arrivées les premières preuves de l’existence de la matière noire : la rotation anormalement rapide des galaxies et des amas de galaxies. Ces vitesses élevées pointent vers une attraction gravitationnelle exercée par autre chose que des étoiles, de la matière qui n’émet ni ne réfléchit la lumière, et est donc indétectable par les télescopes, la matière noire. La masse de cette matière a été mesurée depuis, des cartes de sa répartition tracées, mais aucune particule connue ne permet de rendre compte de ses propriétés.

Un signal sous la forme de rayons X pourrait être la réponse au mystère. Deux équipes, l’une aux États-Unis et l’autre aux Pays-Bas ont pointé les télescopes XMM Newton et Chandra vers l’amas de Persée. Cet amas est constitué de nombreuses galaxies, avec, entre elles des nuages de gaz extrêmement diffus et chaud. Chaque élément chimique émet dans ces conditions des pics de rayons X dont l’énergie permet de déterminer la nature. On peut ainsi détecter la présence d’oxygène, de soufre, de carbone, ou même de composés plus complexes. Le pic que ces équipes ont détecté est toutefois beaucoup plus étrange, et n’est explicable par aucun phénomène astrophysique connu.

Une hypothèse avancée par l’équipe américaine est celle du neutrino stérile. Les neutrinos sont des particules très légères qui n’interagissent pratiquement pas avec la matière. Trois sont connus et observés, et leur contribution à la masse de l’Univers est donc bien quantifiée. L’existence d’un quatrième, le neutrino « stérile » a été avancée par les théoriciens afin d’expliquer la matière noire. Ce neutrino hypothétique présente la particularité de n’interagir que par gravitation, et donc d’être très difficilement détectable. Ce serait sa désintégration, produisant un neutrino « normal » et un photon qui aurait été observée.

Si la thèse du neutrino léger venait à être confirmée, elle entrerait en contradiction avec le modèle des WIMP, pour Wealky Interacting Massive Particules, qui seraient beaucoup trop lourds pour être à l’origine de la mystérieuse émission, et ont été pendant longtemps l’explication privilégiée pour la matière noire.

Le pic anormal semble, lui être bien là. Il a été détecté dans 73 autres amas de galaxies, et les scientifiques travaillent à combiner les données pour avoir une image plus claire de la ligne d’émission. Il fallut près d’un an pour confirmer son existence, et les mesures actuelles poussent les observatoires spatiaux Chandra et XMM Newton aux limites de leurs capacités. La mission japonaise Astro H, dont le lancement est prévu en 2015 devrait permettre des observations plus précises, grâce à un nouveau type de détecteur de rayons X.

Sources : Universe TodayPublication originalePost de l’auteure de l’article

Illustration (NASA)