Un chercheur de l'Université de Tokyo a identifié un halo de rayons gamma de haute énergie du télescope spatial Fermi de la NASA qui correspond aux prédictions pour l'annihilation de particules de matière noire. Cette découverte, basée sur des données du centre de la Voie lactée, pourrait représenter le premier aperçu direct de cette substance insaisissable proposée il y a près d'un siècle. L'analyse du professeur Tomonori Totani suggère une avancée, bien que une vérification indépendante soit nécessaire.
Dans les années 1930, l'astronome suisse Fritz Zwicky a proposé la matière noire pour expliquer pourquoi les galaxies se déplacent plus vite que ne le permettrait leur masse visible, fournissant la traction gravitationnelle nécessaire pour les maintenir ensemble. Pendant des décennies, les scientifiques ont déduit son existence par des effets indirects, car les particules de matière noire n'interagissent pas avec la lumière ou les forces électromagnétiques.
De nombreuses théories désignent les particules massives faiblement interagissantes, ou WIMPs, comme les briques de base de la matière noire. Ces particules, plus lourdes que les protons, devraient s'annihiler lors d'une collision, produisant des rayons gamma parmi d'autres particules. Les chercheurs ont longtemps ciblé les régions denses de matière noire, comme le cœur de la Voie lactée, pour de tels signaux à l'aide de télescopes spatiaux.
Le professeur Tomonori Totani de l'Université de Tokyo a analysé des données récentes du télescope spatial Fermi de la NASA et détecté des rayons gamma à 20 gigaelectronvolts s'étendant dans une structure haloïde vers le centre de la galaxie. « Nous avons détecté des rayons gamma avec une énergie de photon de 20 gigaelectronvolts... s'étendant dans une structure haloïde vers le centre de la galaxie Voie lactée. Le composant d'émission des rayons gamma correspond étroitement à la forme attendue du halo de matière noire », a déclaré Totani.
Le spectre d'énergie et l'intensité correspondent aux modèles pour des WIMPs d'environ 500 fois la masse d'un proton, et le motif ne correspond pas facilement à des sources astrophysiques connues. « Si cela est correct, à ma connaissance, ce serait la première fois que l'humanité 'voit' la matière noire. Et il s'avère que la matière noire est une nouvelle particule non incluse dans le modèle standard actuel de la physique des particules. Cela signifie un développement majeur en astronomie et en physique », a ajouté Totani.
Publié dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics en 2025, l'étude appelle à une confirmation par d'autres équipes. Des observations futures de galaxies naines pourraient renforcer les preuves si des signaux similaires apparaissent. Le travail a été financé par la subvention JSPS/MEXT KAKENHI numéro 18K03692.