Les scientifiques intensifient la recherche de la matière noire, la substance invisible qui représente 85 % de la masse de l’univers, en analysant les émissions d’énergie provenant d’énormes amas de galaxies. L’objectif est de détecter de faibles signatures de particules de matière noire en décomposition, révélant potentiellement leur véritable nature. Cette recherche ne consiste pas seulement à identifier une pièce manquante du cosmos ; il s’agit de tester les théories fondamentales de la physique des particules et de comprendre comment les structures à grande échelle de l’univers se sont formées.
Le défi de la matière invisible
La matière noire reste l’un des plus grands mystères de la cosmologie moderne. Contrairement à la matière ordinaire, elle n’interagit pas avec la lumière, ce qui la rend invisible aux télescopes. Cela a conduit les physiciens à proposer une gamme de particules exotiques allant au-delà du modèle standard : des particules qui peuvent se désintégrer sur des milliards d’années, libérant ainsi de l’énergie. Si ces particules se désintègrent, les émissions qui en résultent pourraient être détectables sous forme de rayons X, de rayons gamma ou même de flux de neutrinos insaisissables.
De nouveaux outils pour une vieille chasse
Les tentatives passées pour trouver ces signatures de désintégration reposaient sur des détecteurs plus anciens avec une précision limitée. Cependant, la mission d’imagerie et de spectroscopie aux rayons X (XRISM) de la NASA offre un nouvel avantage : la spectroscopie à haute résolution énergétique. Cela permet aux scientifiques de faire la distinction entre les émissions atomiques connues et les lignes potentiellement faibles et non identifiées qui pourraient indiquer une désintégration de la matière noire. En combinant trois mois de données XRISM, les chercheurs affinent désormais la recherche de ces signaux révélateurs au sein des amas de galaxies, riches en matière noire et bien connus en termes de distribution de masse.
Les neutrinos stériles comme principaux suspects
L’un des principaux candidats à la matière noire est le « neutrino stérile », une particule hypothétique qui n’interagit avec la matière que par la gravité. Contrairement aux trois types de neutrinos connus, les neutrinos stériles pourraient se désintégrer en photons, produisant une signature radiographique détectable. L’étude actuelle fournit les contraintes les plus fortes à ce jour sur la désintégration stérile des neutrinos dans la plage de 5 à 30 kiloélectronvolts. Bien qu’ils soient toujours à la traîne des particules massives à faible interaction (WIMP) en termes de popularité, les neutrinos stériles et d’autres candidats alternatifs à la matière noire attirent l’attention alors que les expériences continuent de ne trouver aucune preuve de la présence de WIMP.
L’avenir de la détection de la matière noire
La chasse à la désintégration de la matière noire est loin d’être terminée. Les scientifiques prévoient de continuer à analyser les données XRISM au cours des 5 à 10 prochaines années, dans l’espoir soit de confirmer l’existence de particules en décomposition, soit d’affiner davantage les limites de leurs propriétés. Les enjeux sont élevés ; si elle était détectée, cela révélerait non seulement la nature de la matière noire, mais ouvrirait également de nouvelles voies pour comprendre les composants cachés de l’univers et son évolution.
La recherche de la désintégration de la matière noire témoigne de la méthode scientifique, où même l’absence de preuves peut s’avérer précieuse pour affiner les théories et restreindre les possibilités.
