Les scientifiques n’ont trouvé aucune trace de matière noire dans l’analyse la plus précise du fond diffus gamma à ce jour.
Le fond diffus gamma est le nom donné à la signature étrange et inexpliquée des rayons gamma présents dans l’Univers. On pensait que ces rayons gamma pouvaient être associés à la matière noire, tout aussi mystérieuse, mais une nouvelle étude vient de montrer qu’il se passe autre chose.
Les rayons gamma sont des photons invisibles à l’œil humain, mais qui possèdent la plus grande quantité d’énergie de tous les types de photons dans l’Univers connu.
Ils sont si énergétiques qu’ils sont ionisants – capables de modifier nos cellules lors de leur passage – et depuis les années 1960, les scientifiques ont détecté un mystérieux fond diffus de rayons gamma dans l’Univers.
Jusqu’à présent, les chercheurs ont réussi à trouver environ 3 000 sources extragalactiques de ce vaste fond de rayons gamma, mais ces sources ne représentent pas la quantité de rayons gamma que nous savons exister.
En fait, plus de 75 % des rayons gamma de l’Univers ont des sources inconnues.
Parmi les sources connues de rayons gamma, on trouve les trous noirs qui émettent d’énormes quantités de rayonnements électromagnétiques, ainsi que les blazars, qui sont des régions ultra-condensées entourant les pulsars supermassifs et les supernovae.
À part cela, les scientifiques sont perplexes, et ces sources ne peuvent pas expliquer pourquoi il y a tant de rayons gamma.
Mais les rayons gamma doivent bien venir de quelque part car, comme le dit l’équipe, “si vous aviez une vision gamma et que vous regardiez le ciel, il n’y aurait aucun endroit qui serait sombre.”
Si ce problème vous semble familier, c’est parce que le manque de connaissances sur les rayons gamma ressemble beaucoup au mystère de la matière noire.
Le problème est que la quantité de matière observable dans l’Univers ne correspond pas à la quantité de gravité que nous savons exister, en particulier dans les galaxies.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont imaginé la matière noire, un type de matière hypothétique invisible parce qu’elle n’interagit pas avec le rayonnement électromagnétique, et qui peut expliquer pourquoi il y a tant de gravité dans l’Univers. Le seul problème est que nous n’avons pas encore été en mesure de détecter la matière noire.
Comme la matière noire pourrait expliquer la quantité de gravité dans l’Univers, les chercheurs ont également envisagé qu’elle puisse expliquer d’autres phénomènes étranges, comme la quantité de rayons gamma dont nous connaissons l’existence.
Pour voir si c’était le cas, l’équipe – dirigée par Mattia Fornasa de l’université d’Amsterdam aux Pays-Bas – a utilisé des télescopes de grande puissance comme le Fermi Large Area Telescope de la NASA pour scanner le fond de rayons gamma à la recherche de fluctuations qui pourraient fournir des indices sur son origine.
L’équipe a analysé 81 mois de données recueillies par le télescope orbital Fermi Large Area Telescope.
En examinant ces fluctuations, ils ont découvert que le fond gamma est généralement constitué de deux types de rayons gamma : ceux qui proviennent de sources à haute énergie et ceux qui proviennent de sources à basse énergie.
Alors, d’où viennent-ils ?
Sur la base de ses analyses, l’équipe a trouvé des preuves que certains de ces rayons gamma de haute énergie pourraient provenir de blazars que nous n’avons pas encore découverts – une hypothèse qui fait actuellement l’objet d’une étude plus approfondie par un autre groupe de scientifiques.
Les rayons de plus faible énergie, en revanche, restent un mystère. L’équipe note qu’aucune des sources de rayons gamma connues jusqu’à présent – comme les blazars, les pulsars et les supernovae – n’a pu les produire.
Les chercheurs n’ont trouvé aucune preuve de l’implication de la désintégration ou de l’annihilation de la matière noire dans la création du rayonnement gamma après avoir analysé leurs résultats à l’aide de simulations informatiques complexes.
“Notre mesure complète d’autres campagnes de recherche qui ont utilisé les rayons gamma pour rechercher la matière noire et confirme qu’il reste peu de place pour l’émission de rayons gamma induite par la matière noire dans le fond isotrope de rayons gamma”, a déclaré Fornasa.
L’étude a été acceptée pour publication dans une prochaine édition de Physical Review D. En attendant, vous pouvez lire la version préliminaire sur arXiv.org.