En utilisant les dernières données du télescope spatial à rayons gamma 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 des particules théoriques de matière noire, recherchées depuis le début des années 1930.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Tokyo au Japon, sous la direction du scientifique Tomonori Totani, rapporte la possible première identification d'une preuve directe de l'insaisissable matière noire. La découverte, basée sur les données obtenues au cours de 15 années d'observations avec le télescope spatial Fermi Gamma-ray, pourrait marquer la première fois où les scientifiques parviennent à « voir » ce qui jusqu'à présent n'avait été déduit que par son effet gravitationnel.
Le concept de matière noire remonte aux années 1930, lorsque l'astronome suisse Fritz Zwicky observait que les galaxies lointaines se déplaçaient trop vite en fonction de leur masse : seule une composante invisible, de masse énorme mais sans émettre de lumière pour être visible, pouvait expliquer ce comportement. Depuis, malgré des décennies d’hypothèses, cette composante n’a jamais été directement observée ni sa nature déterminée, même si l’on sait qu’elle concentre une grande partie de la matière de l’Univers.
Possible première visualisation de la matière noire
La nouvelle recherche, publiée dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, décrit qu'au centre de notre galaxie, la Voie Lactée, a été détectée une émission de rayons gamma d'une énergie d'environ 20 gigaélectronvolts (GeV), répartis dans une structure qui s'étend sous la forme d'un halo.
Comme expliqué dans un communiqué de presse, cette distribution coïncide avec celle attendue si des particules de matière noire, du type théorique appelées WIMPs (particules massives à faible interaction), entrent en collision les unes avec les autres, s'annihilent et libèrent des photons gamma.
De plus, le spectre énergétique observé, c’est-à-dire le comportement de l’intensité des rayons gamma en fonction de l’énergie, coïncide avec les prédictions des modèles existants. Cela signifie que cette découverte pourrait constituer la première visualisation directe de la matière noire, même si des recherches supplémentaires sont nécessaires pour le confirmer.
Une hypothèse prometteuse
Parmi les défis pour confirmer enfin cette découverte, qui marquerait une étape clé dans l’histoire de la science, figure la difficulté d’exclure complètement d’autres sources astrophysiques possibles pour l’émission gamma observée. Par exemple, des sources conventionnelles telles que des pulsars, des restes de supernova ou d’autres émissions du centre galactique pourraient générer des signaux similaires.
Référence
Excès de type halo de 20 GeV de l'émission diffuse galactique et implications pour l'annihilation de la matière noire. Tomonori Totani. Journal de cosmologie et de physique des astroparticules (2025). DOÏ :https://www.doi.org/10.1088/1475-7516/2025/11/080
En outre, un autre défi à relever est que de nombreux astrophysiciens soulignent que jusqu'à présent, aucun modèle comparable n'a été détecté dans d'autres environnements à forte densité de matière noire, dans lesquels le signal devrait être plus clair s'il provient réellement de l'annihilation des WIMP.
Bien que les auteurs décrivent les résultats comme « une indication forte », plusieurs chercheurs extérieurs préviennent qu’il est prématuré de dire que la matière noire a été enregistrée directement. Il s’agit pour l’instant d’une hypothèse très prometteuse : pour avancer, il faudra que d’autres équipes scientifiques vérifient le signal avec des données indépendantes et que la détection soit répétée dans différents environnements, en plus d’exclure toutes les sources conventionnelles possibles.
