La matière noire
pourrait être constituée de particules
hypothétiques, les axions. L'hypothèse,
émise depuis longtemps, vient de se voir
renforcée par des observations effectuées
sur des
amas de galaxies en plein
carambolage. Au passage, on en conclut que
cette matière mystérieuse est restée presque
intacte depuis la naissance de l'Univers.
Tout ce que l'Homme peut
observer dans le ciel, à l'œil nu ou au
moyen d'instruments de plus en plus
sophistiqués et puissants, telles
planètes,
étoiles,
galaxies, ne constituent qu'une
toute petite partie de l'Univers. Depuis les
années 1970, les astronomes savent que plus
de 85 % de sa masse totale reste
complètement invisible, n'émettant ni ne
réfléchissant aucune lumière ni autre
radiation. Cette matière omniprésente et
mystérieuse, qui ne peut être mise en
évidence que par la force d'attraction
qu'elle exerce sur les autres objets, est
nommée pour cette raison la "matière noire".
L'analyse des galaxies,
ainsi que de leur comportement dans les amas
galactiques, a permis d'arriver à cette
quantification qui défie l'imagination,
puisqu'elle signifie que nous ne savons pas
grand-chose sur ce qui nous entoure… Même si
les tentatives d'explication ne manquent
pas, aucune n'a jusqu'à présent fait
l'unanimité des chercheurs.
De nouveaux
indices
L'astrophysicien Signe
Riemer-Sørensen, du
Niels Bohr Institute, vient
d'apporter un nouvel indice qui pourrait
s'avérer déterminant dans la compréhension
de cette énigme. Pour cela, il a analysé les
observations d'une
collision d'amas de galaxies, nommée
Bullet Cluster, en
rayonnement X.
Lorsque deux amas de
galaxies se heurtent, l'écart entre les
objets qui les composent est tel qu'il y a
interpénétration sans réelle collision.
Cependant, environ 12 % de leur masse est
représentée par des gaz interstellaires et
ceux-ci se heurtent violemment, en
s'échauffant et émettant du rayonnement X.
La matière noire n'émet pas de type de
rayonnement, du moins pas lors de cet
événement.
Cependant, parmi les
candidats au poste de constituant principal
de la matière noire, figurent en bonne place
les axions, qui auraient la
particularité d'émettre en X lors de leur
lente dégradation. Détecter cette émission
reviendrait donc à mettre directement en
évidence la présence de matière noire.
Pour cela, les
chercheurs ont entrepris de scruter les
endroits vides de gaz, celui-ci ayant déjà
été éjecté lors de la collision, et donc
susceptibles de ne plus contenir que de la
matière noire, dont la présence en abondance
est confirmée par la mesure des forces
d'attraction se jouant entre les galaxies.

Vue d'ensemble de
Bullet Cluster, formé de deux amas de
galaxies en collision. Les courbes rouges
montrent les mesures de la gravité de la
masse formée en partie par la matière
visible, en partie par la matière noire. Les
mesures de rayonnement X indiquent que les
nuages de gaz ont été éliminés entre les
deux amas lors de la collision. La partie de
droite montre une forte densité de matière
noire mais très peu ou pas de rayonnement X,
trahissant une très lente dégradation des
particules qui la composent.
Crédit : Niels Bohr Institute.
Signe Riemer-Sørensen a
soigneusement exploré cette possibilité,
mais aucune émission en rayonnement X n'a
été détectée. En se basant sur l'hypothèse
de matière noire constituée d'axions, il est
possible d'en déterminer une limite
supérieure de la vitesse de dégradation et
il apparaît alors que celle-ci doit avoir
une espérance de vie de plus de 3 milliards
d'années, ce qui implique que seule une très
faible proportion s'est dégradée depuis la
formation de l'Univers, voici 13,7 milliards
d'années. La conclusion est que les
particules composant cette mystérieuse
substance ont une longue, très longue durée
de vie.
Ci-dessous :
Image en rayonnement X de
Bullet Cluster obtenue au moyen du
télescope spatial
Chandra. La matière noire crée un
potentiel de gravité (courbes rouges) trahi
par les mouvements des particules dans les
régions plus denses (cercles blancs), dont
l'émission X peut être comparée à une région
de référence (cercles verts) pour évaluer la
durée de vie de la matière noire d'origine
axionique. Crédit
Nasa