Matière noire : deux nouvelles découvertes ouvrent des pistes inédites

Deux découvertes distinctes publiées ce mois-ci offrent aux astronomes de nouvelles approches pour résoudre l'une des plus grandes énigmes de l'univers : la nature de la matière noire, cette substance invisible qui représente environ 85 % de la matière totale mais n'a encore jamais été détectée directement.

Un fleuve d'étoiles au-delà de la Voie lactée

Une équipe internationale de chercheurs a identifié le premier courant stellaire d'amas globulaire connu en dehors de la Voie lactée, un mince ruban d'étoiles s'enroulant autour de UGC 9050-Dw1, une galaxie ultra-diffuse située à environ 115 millions d'années-lumière de la Terre. Cette découverte, publiée dans Nature le 12 août, représente un nouvel outil pour pister la matière noire dans les galaxies lointaines.scitechdaily+2

Les courants stellaires se forment lorsque la gravité d'une galaxie arrache progressivement des étoiles à un amas globulaire en orbite. Les étoiles échappées s'étirent en de minces traînées qui conservent des informations sur le champ gravitationnel qu'elles traversent, y compris l'attraction d'une masse invisible. Bien que des dizaines de ces courants existent dans la Voie lactée, en détecter un dans une autre galaxie s'est avéré beaucoup plus difficile car ils sont extrêmement peu lumineux.universetoday+1

« En modélisant cette gravité, nous pouvons estimer la masse totale de la galaxie. Nous savons déjà à peu près quelle part de cette masse provient de la matière visible comme les étoiles, le reste doit donc être de la matière noire », a déclaré Tjitske Starkenburg, de l'Université Northwestern, coauteure de l'étude.scitechdaily+1

La population stellaire exceptionnellement clairsemée de la galaxie a rendu le courant visible sur un fond sombre. L'équipe, co-dirigée par Julie Kiel Holm de l'Université de Copenhague et Sarah Pearson de l'Université technique du Danemark, a réalisé des milliers de simulations qui privilégient une galaxie enveloppée dans un halo massif de matière noire.nature+1

Un pic de rayons gamma dans les amas de galaxies

Par ailleurs, une équipe dirigée par Yun-Feng Liang de l'Université de Guangxi en Chine a signalé un signal inhabituel de raie gamma détecté dans 15,5 ans de données du télescope spatial de rayons gamma Fermi de la NASA, en analysant les amas de galaxies de la Vierge, du Fourneau et d'Ophiuchus. Publié dans Physical Review Letters, ce signal ressemble à ce que prédisent certaines théories lorsque des particules de matière noire s'annihilent entre elles.newscientist+1

Les chercheurs ont estimé à moins d'une chance sur 10 000 que le signal soit un bruit aléatoire. Pourtant, cette découverte reste provisoire : le signal apparaît dans des amas lointains mais pas près du centre de la Voie lactée, où la matière noire est également dense.newscientist

« Le fait que le signal s'allume dans des amas lointains mais reste silencieux dans notre propre voisinage cosmique est profondément étrange », a déclaré Liang. « S'il provient réellement de la matière noire, cela suggère que les particules doivent interagir d'une manière beaucoup plus complexe que ne le prédisent les théories conventionnelles ».newscientist

Perspectives d'avenir

Ces deux découvertes ouvrent la voie à un avenir façonné par les télescopes de nouvelle génération. Le télescope spatial Nancy Grace Roman de la NASA, doté d'un champ de vision 100 fois plus large que celui de Hubble, pourrait révéler bien d'autres courants stellaires dans les galaxies voisines, tandis que les projets d'observatoires de rayons gamma pourraient confirmer ou infirmer le signal de raie spectrale. Pour l'instant, ces résultats soulignent à quel point la matière noire reste mystérieuse, et comment de nouvelles méthodes continuent d'émerger pour la traquer.scitechdaily+1