Un peu d'Histoire
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La vitesse de
rotation prévue par les équations de Newton à mesure que
l'on s'éloigne du centre (A) et réellement observée (B). |
Dans les années 70, l'astronome
américaine Vera Rubin entreprit d'observer la rotation des galaxies
spirales par effet Doppler à partir de leur spectre. A l'image de
notre système solaire dont les planètes les plus éloignées du Soleil
se meuvent plus lentement en vertu de la troisième loi de Kepler,
les étoiles d'une galaxie, en orbite autour de son noyau, devraient
tourner plus lentement à mesure qu'on se rapproche de ses limites
extérieures.
Pourtant, ce ne fut pas ce qu'elle observa, et de loin. Prenant pour
objectif la galaxie d'Andromède, elle constata que les étoiles
situées à sa périphérie se déplaçaient beaucoup trop vite, et
auraient dû ainsi s'éparpiller vers l'extérieur depuis longtemps.
"Quelque chose" devait donc exercer une force gravitationnelle
beaucoup plus importante que le noyau galactique, et pourtant
invisible à nos instruments. Le concept de matière noire était né.
Des mesures effectuées par Vera Rubin et son équipe sur plus de 200
autres galaxies confirmèrent cette observation, et cette étude mit
en évidence la présence d'un halo de matière noire autour des
galaxies spirales dont la masse serait 5 à 10 fois plus importante
que celle des galaxies. Elle conclut également que 90 % de la
matière de l'Univers serait composé de cette matière noire.
Une observation décisive
Aujourd'hui, les deux chercheurs du LPPC affirment avoir détecté un
signal qui pourrait avoir été émis par une particule de cette
insaisissable matière noire en analysant les rayons x émis par deux
objets célestes connus, la galaxie d'Andromède et l'amas de galaxies
de Persée.
Analysant une très grande quantité de signaux transmis par le
télescope en rayons X XMM-Newton de l'ESA, et éliminé tous ceux
provenant d'atomes ou de particules connus, les scientifiques ont
détecté une anomalie qui, même en considérant la possibilité
d'erreur d'instruments ou de mesure, a retenu leur attention.
Le signal apparaît dans le spectre des rayons x comme une émission
de photon faible, atypique, qui ne peut être attribuée à n'importe
quelle forme connue de la matière. Le plus remarquable, selon
l'équipe, est que "la distribution du signal au sein de la galaxie
correspond exactement à ce à quoi on pourrait s'attendre avec la
matière noire, c'est-à-dire concentrée et intense au centre, plus
faible et diffuse sur les bords", explique Ruchayskiy. "Afin de
vérifier nos résultats, nous avons ensuite étudié les données de
notre propre galaxie, la Voie Lactée, et fait les mêmes
observations", ajoute le Dr Alexey Boyarsky.
Si la découverte est confirmée, de nouvelles perspectives de
recherche en physique des particules s'ouvriront, mais elle pourrait
aussi inaugurer une nouvelle ère en astronomie, affirme Ruchayskiy.
"La confirmation de cette découverte peut conduire à la construction
de nouveaux télescopes spécialement conçus pour étudier les signaux
émis par les particules de matière noire", ajoute Boyarsky.
Le résultat de ces recherches sera publié le lundi 15 décembre 2014
dans dans Physical Review Letters (V.
pré-print).
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