La recherche de signes de matière noire en dehors de son effet gravitationnel a échoué – mais cette fois, c'est controversé.
Les astronomes n'ont pas trouvé que la lueur des rayons X était le produit d'un candidat particulier pour la matière noire: les neutrinos stériles.
Les chercheurs affirment que c'est un résultat qui jette un peu d'ombre sur ce candidat en tant que principal candidat à la matière noire, mais ne le rejette pas entièrement.
Dark Matter est un énorme point d'interrogation ancien. Bien que nous ne puissions pas le détecter directement, nous savons qu'il existe car il a un effet gravitationnel très fort sur la matière que nous voyons.
Par exemple, la matière aux bords extérieurs des galaxies se déplace plus rapidement qu'elle ne le ferait si elle était sous l'influence gravitationnelle de la matière visible seule. Et la lentille gravitationnelle – la façon dont la gravité courbe le chemin de la lumière – est également plus forte que ce à quoi nous nous attendions. Sur la base de ces effets, les astronomes ont calculé que 85% de la matière de l'univers est de la matière noire.
Puisque nous ne pouvons pas le trouver, nous ne savons pas ce que c'est. Il existe un certain nombre de candidats hypothétiques, et les astronomes essaient de trouver des moyens de les détecter.
Un neutrino stérile est une particule hypothétique. Les neutrinos normaux, les particules les plus abondantes de l'Univers, sont similaires aux électrons, mais n'ont pas de charge et ont très peu de masse, de sorte qu'ils interagissent à peine avec la matière normale. Les physiciens ont suggéré qu'un neutrino stérile n'interagirait pas du tout avec la matière normale, sauf gravitationnellement.
Mais ces neutrinos hypothétiques sont également instables. Ils devraient se désintégrer en neutrinos normaux et en rayonnement électromagnétique. Et s'ils se désintègrent comme ça, alors ce rayonnement doit être détecté. Très faible mais détectable.
Comme indiqué dans une étude de 2014, de faibles rayons X provenant de la désintégration stérile de neutrinos provenant de galaxies éloignées ont été détectés, un rayonnement appelé ligne de 3,5 keV. Mais ensuite, des études de suivi – une en 2016 sur une galaxie naine à 260000 années-lumière et une autre en 2017 sur un amas de galaxies à 240 millions d'années-lumière – n'ont pas permis de confirmer cette découverte.
Nous savons que la Voie lactée a un halo important de matière noire, donc si les neutrinos stériles s'y décomposent, ils devraient être détectés autour de la galaxie.
L'équipe a mené une méta-analyse de 20 ans de données radiographiques brutes archivées sur l'espace vide autour de la Voie lactée, où d'autres objets lumineux n'interféreraient pas avec la recherche de signes d'émissions de 3,5 KeV. Ils n'en ont pas trouvé.
“ Cet article de 2014 et les travaux ultérieurs ont confirmé que le signal a suscité un intérêt significatif dans les communautés d'astrophysique et de physique des particules en raison de l'opportunité d'apprendre pour la première fois exactement ce qu'est la matière noire au niveau microscopique '', a déclaré le physicien Ben Safdie de l'Université du Michigan.
“Nos résultats ne signifient pas que la matière noire n'est pas un neutrino stérile, mais cela signifie que – contrairement à ce qui a été déclaré en 2014 – il n'y a aucune preuve expérimentale à ce jour pour indiquer son existence.”
La recherche a été publiée dans la revue Science.
Sources: Photo: Halo de matière noire de la galaxie de la Voie lactée. Zosia Rostomian et Nicholas Rodd / Berkeley Lab; et Christopher Dessert et Benjamin Safdi / Université du Michigan
