Une nouvelle analyse n'a pas réussi à trouver une «lueur» de matière noire dans le halo de la voie lactée

Une nouvelle analyse n'a pas réussi à trouver une «lueur» de matière noire dans le halo de la voie lactée

 

Une fois de plus, la recherche de signes de matière noire en dehors de son effet gravitationnel s’est avérée vaine – mais cette fois, c’est un peu plus controversé. Les astronomes scrutant un espace vide n’ont pas trouvé une lueur de rayons X supposée être le produit d’un candidat particulier à la matière noire: le neutrino stérile .

 

C’est, selon les chercheurs, un résultat qui jette un peu d’amortisseur sur ce candidat en tant que concurrent de premier plan pour la matière noire – mais ne l’éteint pas entièrement.

La matière noire est un énorme vieux point d’interrogation. Bien que nous ne puissions pas le détecter directement, nous savons qu’il existe, car il a un effet gravitationnel très important sur les choses que nous pouvons détecter, également connues sous le nom de matière normale.

Par exemple, les choses sur les bords extérieurs des galaxies se déplacent plus rapidement qu’elles ne le devraient si elles étaient sous l’influence gravitationnelle de la matière normale seule. Et la lentille gravitationnelle – la façon dont la gravité plie le chemin de la lumière – est aussi plus forte que ce à quoi nous nous attendions. À partir de ces effets, les astronomes ont calculé que jusqu’à 85% de la matière dans l’Univers était de la matière noire.

Parce que nous ne pouvons pas le détecter, cependant, nous ne savons pas ce que c’est. Et il existe un certain nombre de candidats hypothétiques, les astronomes essayant de trouver des moyens de les détecter.

Le neutrino stérile est une particule hypothétique. Les neutrinos normaux , les particules les plus abondantes de l’Univers, sont très difficiles à détecter dans le meilleur des cas – ils sont similaires aux électrons, mais sans charge et très peu de masse, de sorte qu’ils interagissent à peine avec la matière normale . Un neutrino stérile, ont supposé les physiciens, n’interagirait pas du tout avec la matière normale, sauf peut-être par gravitation.

Mais ces hypothétiques neutrinos sont également instables. Ils devraient se désintégrer en neutrinos normaux et en rayonnement électromagnétique. Et, s’ils sont en décomposition, ce rayonnement devrait être détectable. Très faible, mais détectable.

C’est ce que une étude de 2014 prétendait avoir fait – a détecté les faibles rayons X de la désintégration stérile des neutrinos des galaxies éloignées, une émission appelée ligne 3,5 KeV. Mais ensuite des études de suivi – une en 2016 sur une galaxie naine à 260 000 années-lumière de distance, et une autre en 2017 sur un amas de galaxies à 240 millions d’années-lumière de distance – n’a rien trouvé de tel chose.

Ainsi, une équipe de chercheurs a décidé de regarder un peu plus près de chez elle. Nous savons que la Voie lactée a un halo substantiel de matière noire , donc si des neutrinos stériles se désintègrent, ils devraient être détectables autour de la galaxie.

L’équipe a effectué une méta-analyse de 20 ans de données d’archives radiographiques brutes d’espace vide autour de la Voie lactée, où d’autres objets lumineux ne créeraient pas d’interférences, prises par le télescope spatial XMM-Newton, à la recherche de signes de cette émission de 3,5 KeV. Ils n’en ont pas trouvé.

“Ce document de 2014 et les travaux de suivi ont confirmé que le signal a suscité un intérêt considérable dans les communautés d’astrophysique et de physique des particules en raison de la possibilité de savoir, pour la première fois, précisément ce qu’est la matière noire à un niveau microscopique “, , a déclaré le physicien Ben Safdi de l’Université du Michigan.

“Notre constat ne signifie pas que la matière noire n’est pas un neutrino stérile, mais cela signifie que – contrairement à ce qui a été affirmé en 2014 – il n’y a aucune preuve expérimentale à ce jour que indique son existence. ”

Le résultat suggère que quelque chose d’autre était à l’origine de la lueur de 3,5 KeV observée dans cette étude de 2014, selon les chercheurs. Mais tout le monde n’est pas convaincu. Le physicien Alexey Boyarsky de l’Université de Leiden aux Pays-Bas a publié une enquête similaire sur le serveur de préimpression arXiv , en regardant le ciel vierge de la Voie lactée. Son équipe pense qu’ils ont trouvé la ligne 3,5 KeV.

“Je pense que ce document est faux”, a-t-il dit de la nouvelle recherche à Science Magazine . Les différents résultats pourraient être le produit des deux techniques d’analyse différentes; les deux équipes croient que leur méthode est supérieure, bien que l’article de Boyarsky n’ait pas encore été évalué par des pairs.

Il semble donc que la question soit encore quelque peu ouverte, et seules plus de recherches peuvent aider à la résoudre.

Pendant ce temps, il y a aussi une autre direction qui peut être prise. Safdi dit que les conclusions de son équipe ouvrent une nouvelle voie pour de nouvelles recherches sur la question.

“Bien que ce travail jette malheureusement de l’eau froide sur ce qui ressemblait à ce qui aurait pu être la première preuve de la nature microscopique de la matière noire, il ouvre une toute nouvelle approche pour la recherche de matière noire qui pourrait conduire à une découverte dans un avenir proche “, a-t-il dit .

La recherche a été publiée dans Science .

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