• Astrophysique: la détection par Fermi d'un intrigant excès de rayons gamma au centre de la Voie lactée pourrait bien être l'effet de la présence de particules de matière noire! ____¤201912

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Revival of the Dark Matter Hypothesis for the Galactic Center Gamma-Ray Excess» sont publiés dans la revue Physical Review Letters et disponibles en pdf, rapporte que le satellite Fermi a détecté un intrigant excès de rayons gamma au centre de la Voie lactée qui pourrait être l'effet de la présence de particules de matière noire.

     

    Relevons tout d'abord que si les particules de matière noire sont «toujours insaisissables directement», plusieurs modèles théoriques «montrent qu'elles peuvent être responsables indirectement d'émissions de radiation», plus précisément «de photons gamma qui seraient produits par l'annihilation de paires de particules et d'antiparticules de matière noire».

     

    En outre, «les modèles de matière noire ont tendance à prédire son accumulation au cœur des galaxies». Il en résulte que, «la densité de matière noire y devenant plus élevée que dans le halo sphérique censé baigner les galaxies», les rencontres «entre particules de matière noire pouvant mener à leur annihilation sont plus nombreuses et donc le rayonnement que ces collisions produisent, peut-être, serait plus intense».

     

    Néanmoins, en 2015, une étude avançait «un argument troublant contre cette explication de l'excès de rayons gamma détecté par Fermi au cœur de la Voie lactée». Dans son prolongement, l'étude ici présentée conduit à mettre en doute cet argument.

     

    La démonstration initiale partait du fait «que des explosions de supernovae et d'étoiles à neutrons, que l'on peut détecter sous forme de pulsars, sont des sources importantes de rayons gamma». Comme «nous avons des difficultés à observer l'occurrence de ces sources dans le bulbe de la Voie lactée car les nuages de gaz et de poussières, qui s'interposent entre nous et le cœur de la Galaxie, absorbent une partie des divers rayonnements produits par les astres qui s'y trouvent», on pouvait «supposer que l'excès des émissions gamma observé au centre de la Voie lactée soit seulement le produit d'une importante population de pulsars dont la présence n'avait pas été établie auparavant».

     

    Un modèle «permettant d'interpréter les observations de Fermi» avait alors été construit «pour tenter de faire la différence entre les deux hypothèses, particules de matière noire ou pulsars»: concrètement, «si les émissions gamma sont la signature d'une distribution de matière noire, une carte suffisamment précise de ces émissions devrait montrer qu'elles varient de façon plutôt lisse et continue», tandis qu'une population de pulsars «devrait donner en zoomant sur ces émissions une carte avec des grumeaux, chacun étant associé à un pulsar». L'analyse des signaux de Fermi, avait ainsi «conclu que l'hypothèse des pulsars était très favorisée».

     

    Aujourd'hui, la nouvelle étude signale «un gros problème», dans la méthode utilisée. Il est, en particulier, apparu que cette méthode ne pouvait pas «détecter la présence de la matière noire dans le cas où elle se retrouverait associée à une population de pulsars» dans «des simulations avec deux signaux artificiels pour ces deux hypothèses injectées dans le modèle utilisé pour les analyses».

     

    En fait, «le résultat le plus dérangeant a été obtenu en ajoutant un faux signal de matière noire aux signaux mesurés par Fermi»: il a été observé que «même en ajoutant des émissions gamma dues à de la matière noire quatre fois plus intense que les données de Fermi», la technique d'analyse «s'obstinait à produire une carte des émissions inhomogènes, comme si seule existait une population de pulsars».

     

    Il en résulte qu'il est «de nouveau possible de soutenir de façon crédible que Fermi voit bien la matière noire briller au cœur de la Voie lactée, même si une démonstration manque encore».

     

     


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