La matière noire est l’un des plus grands mystères de l’Univers : de quoi cette substance omniprésente mais invisible est-elle constituée ? Selon une récente étude, les amas de galaxies pourraient détenir la clé de cette énigme : une signature jusqu’alors inexpliquée. Voici ce qu’elle révèle.

La matière noire est sans doute la substance la plus énigmatique du cosmos. Censée représenter près de 85 % de toute la matière de l’Univers, elle n’a pourtant jamais été observée directement puisqu’elle n’interagit pas avec la lumière, ou alors trop faiblement. En d’autres termes : son existence même repose sur une déduction.

Pour justifier son existence, les scientifiques sortent désormais du cadre habituel de la physique – le Modèle Standard – qui se limite à la matière visible. En résumé, ils tentent d’expliquer ce phénomène avec des particules hypothétiques. Une théorie suggère que la matière noire serait composée de particules qui subiraient une « désintégration » : ce lent processus pourrait laisser une trace dans les rayons X détectables dans les amas de galaxies.

Les rayons X des amas de galaxies pourraient détenir la clé du mystère de la matière noire

Pourquoi les amas de galaxies ? Pour plusieurs raisons. Premièrement, ils représentent un terrain propice à l’observation de ces rayons X : leur masse, que les astronomes connaissent bien, est en effet composée à 85 % de matière noire. De plus, les scientifiques pensent déjà avoir détecté une raie X inexpliquée.

Pour vérifier cette hypothèse, une équipe de chercheurs s’est détournée de l’approche habituellement privilégiée : aux données fournies par des capteurs CCD (dispositifs à couplage de charge) sensibles à la lumière, elle a préféré combiner celles provenant de la mission XRISM de la NASA (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) sur environ trois mois. Grâce à la résolution bien meilleure de XRISM, les scientifiques peuvent identifier les raies issues d’éléments connus (fer, soufre, nickel, silicium). Celles restant inexpliquées pourraient donc venir de la désintégration de la matière noire, comme le souligne Space.com.

Selon l’étude récemment parue dans The Astrophysical Journal Letters, cette émission inconnue pourrait être due aux neutrinos stériles, un type hypothétique de neutrinos – les « classiques » représentant la deuxième particule la plus abondante dans le cosmos. Les neutrinos stériles interagiraient uniquement par la gravité, expliqueraient la masse extrêmement faible des neutrinos classiques et leur désintégration produirait deux photons de même énergie.

Cette étude les érige donc en candidat sérieux pour expliquer la matière noire, bien que les WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles) restent le principal, comme le montre cette étude dans laquelle des scientifiques pensent avoir « vu » l’invisible pour la première fois. Mais selon les astronomes, il est essentiel d’explorer d’autres pistes pour espérer enfin comprendre la structure de l’Univers – et après tout, la matière noire oblige déjà les astronomes à sortir des sentiers battus du Modèle Standard.