The GIST
Après près de 100 ans, des scientifiques auraient détecté de la matière noire
par l'Université de Tokyo
édité par Sadie Harley, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction : Carte d'intensité des rayons gamma, excluant les composantes autres que le halo, couvrant environ 100 degrés en direction du centre galactique. La barre grise horizontale dans la région centrale correspond au plan galactique, exclu de l'analyse afin d'éviter les fortes radiations astrophysiques. Crédit : Tomonori Totani, Université de Tokyo
Au début des années 1930, l'astronome suisse Fritz Zwicky observa des galaxies se déplaçant dans l'espace à une vitesse supérieure à celle que leur masse leur dicterait, ce qui l'amena à supposer la présence d'une structure invisible – la matière noire – assurant la cohésion des galaxies. Près de 100 ans plus tard, le télescope spatial Fermi de la NASA pourrait avoir fourni une preuve directe de l'existence de la matière noire, permettant ainsi de « voir » cette matière invisible pour la toute première fois.
La nature insaisissable de la matière noire
Depuis sa proposition il y a de nombreuses années, la matière noire demeure un mystère. Jusqu'à présent, les scientifiques n'ont pu l'observer qu'indirectement, à travers ses effets sur la matière observable, comme sa capacité à générer une force gravitationnelle suffisante pour maintenir la cohésion des galaxies.
La matière noire ne peut être observée directement car les particules qui la composent n'interagissent pas avec la force électromagnétique ; autrement dit, elle n'absorbe, ne réfléchit ni n'émet de lumière.
Les théories abondent, mais de nombreux chercheurs émettent l'hypothèse que la matière noire est composée de particules massives interagissant faiblement, ou WIMPs, plus lourdes que les protons mais interagissant très peu avec la matière. Malgré cette faible interaction, la collision de deux WIMPs devrait entraîner leur annihilation et la libération d'autres particules, notamment des photons gamma.
Depuis des années, les chercheurs ciblent, par le biais d'observations astronomiques, les régions où la matière noire est concentrée, comme le centre de la Voie lactée, afin de détecter ces rayons gamma spécifiques.
Dépendance de l'intensité des rayons gamma de l'émission du halo à l'énergie des photons (points de données). Les courbes rouge et bleue représentent le spectre d'émission gamma attendu lors de l'annihilation de particules WIMP, produisant initialement une paire de quarks bottom (b) ou une paire de bosons W. Ces spectres concordent bien avec les données expérimentales. Les quarks bottom et les bosons W sont des particules élémentaires connues, incluses dans le modèle standard de la physique des particules. Crédit : Tomonori Totani, Université de Tokyo.
Observations révolutionnaires du télescope Fermi.
Grâce aux dernières données du télescope spatial Fermi, le professeur Tomonori Totani, du département d'astronomie de l'Université de Tokyo, pense avoir enfin détecté les rayons gamma spécifiques prédits par l'annihilation de particules de matière noire théoriques.
servations révolutionnaires du télescope Fermi
Grâce aux dernières données du télescope spatial Fermi, le professeur Tomonori Totani, du département d'astronomie de l'université de Tokyo, pense avoir enfin détecté les rayons gamma spécifiques prédits par l'annihilation de particules de matière noire théoriques.
L'étude de Totani est publiée dans la revue Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
« Nous avons détecté des rayons gamma d'une énergie photonique de 20 gigaélectronvolts (soit 20 milliards d'électronvolts, une quantité d'énergie extrêmement importante) s'étendant sous forme de halo vers le centre de la Voie lactée. La composante d'émission gamma correspond étroitement à la forme attendue du halo de matière noire », a déclaré Totani.
Le spectre d'énergie observé, ou gamme d'intensités d'émission gamma, correspond à l'émission prédite par l'annihilation de WIMPs hypothétiques, dont la masse est environ 500 fois celle d'un proton. La fréquence d'annihilation des WIMP, estimée à partir de l'intensité des rayons gamma mesurée, se situe également dans la fourchette des prédictions théoriques.
Il est important de noter que ces mesures de rayons gamma ne s'expliquent pas facilement par d'autres phénomènes astronomiques ou émissions de rayons gamma plus courants. Par conséquent, Totani considère ces données comme une forte indication de l'émission de rayons gamma par la matière noire, recherchée depuis de nombreuses années.
« Si cela se confirme, 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 représente une avancée majeure en astronomie et en physique », a déclaré Totani.
Carte d'intensité des rayons gamma excluant les composantes autres que le halo, couvrant environ 100 degrés en direction du centre galactique. La barre grise horizontale dans la région centrale correspond au plan galactique, qui a été exclu de l'analyse afin d'éviter les fortes radiations astrophysiques. Crédit : Tomonori Totani, Université de Tokyo
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Prochaines étapes et vérification scientifique
Bien que Totani soit convaincu que ses mesures de rayons gamma détectent des particules de matière noire, ses résultats doivent être vérifiés par une analyse indépendante menée par d'autres chercheurs. Même avec cette confirmation, les scientifiques souhaiteront obtenir des preuves supplémentaires que le rayonnement en forme de halo résulte bien de l'annihilation de matière noire et non d'un autre phénomène astronomique.
Des preuves supplémentaires de collisions de WIMP dans d'autres régions riches en matière noire viendraient étayer ces premiers résultats. La détection d'émissions de rayons gamma de même énergie provenant de galaxies naines situées dans le halo de la Voie lactée, par exemple, conforterait l'analyse de Totani.
« Cela pourrait être réalisé une fois que davantage de données auront été accumulées, et si tel est le cas, cela fournirait une preuve encore plus solide que les rayons gamma proviennent de la matière noire », a déclaré Totani.
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RESUME
Après près d'un siècle, des scientifiques ont peut-être détecté de la matière noire.
Des rayons gamma d'une énergie d'environ 20 GeV ont été détectés dans une structure en forme de halo près du centre de la Voie lactée, ce qui correspond aux prédictions concernant l'annihilation de particules de matière noire, et plus précisément de WIMPs, dont la masse est environ 500 fois supérieure à celle d'un proton. Le spectre et l'intensité des rayons gamma observés concordent avec les prévisions théoriques et ne s'expliquent pas facilement par les sources astrophysiques connues, ce qui suggère une possible preuve directe de l'existence de la matière noire. Des analyses indépendantes et des observations supplémentaires dans d'autres régions riches en matière noire sont nécessaires pour confirmer ces résultats.
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COMMENTAIRES
Cezt article avec ses graphiques est un travail pédagogique ;mais
les scientifiques ont-ils vértablement
détecté la matière noire ?
Aprés une premièe intuition dans les années 30 ;donc
près d'un siècle plus tard, le télescope spatial Fermi de la NASA a peut-être apporté une preuve directe de l'existence de la matière noire, permettant ainsi de « visualiser » cette matière invisible pour la toute première fois.
2/Qu’avait donc découvert ou
prédit Fritz Zwicky ?
Zwicky avait prédit l’existence de galaxies de faible masse, puis tard
il découvrit les premières galaxies naines grâce au télescope de 2,5 mètres du Mont Wilson. Et enfin
Il avait anticipé la découverte des quasars en prédisant que les galaxies bleues compactes et très lumineuses pourraient être confondues avec des étoiles proches.etc
3/J ai proposé a mes élèves une forme de matière noir globalement neutre électriquement
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More information: Tomonori Totani, 20 GeV halo-like excess of the Galactic diffuse emission and implications for dark matter annihilation, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2025). iopscience.iop.org/article/10. … 475-7516/2025/11/080
On arXiv : DOI: 10.48550/arxiv.2507.07209
Journal information: arXiv
Provided by University of Tokyo
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