14/12/2015

Mauvaise nouvelle pour les chasseurs de matière noire

Mauvaise nouvelle pour les chasseurs de matière noire. Une nouvelle observation de l’émission de rayons X en provenance de la galaxie naine du Dragon ne montre aucun signe de la fameuse raie à 3,55 keV qui avait était entrevue dans de nombreuses galaxies et qui pouvait être attribuée potentiellement à une trace indirecte de matière noire... 



Des astrophysiciens américains de l’Université de Californie ont observé la galaxie naine du Dragon qui est un objet parmi les plus riches en matière noire d’après les déductions qui peuvent être faites de ces caractéristiques gravitationnelles. Si l’émission de rayons X mystérieuse observée antérieurement en provenance du centre de certaines galaxies et amas de galaxies était bien issue de la désintégration de ces particules, une telle émission X aurait dû être observée dans la galaxie du Dragon, avec une si forte densité de particules de matière noire… Mais Tesla Jeltema et Stefano Profumo, qui ont soumis leurs travaux pour publication dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ne trouvent rien de tel.

Le télescope XMM-Newton (illustration) (ESA)
Ils ont observé la galaxie naine du Dragon, située à 270 000 années-lumière, dans une plage en énergie située autour de 3,5 keV avec le télescope XMM-Newton durant une très longue pose de 1,6 millions de secondes, soit 445 heures, ce qui leur permet de rejeter l’hypothèse de la présence d’une raie dans cette zone du spectre, et donc la présence d’une désintégration de particule, avec un niveau de confiance de 99%.
Ils en concluent donc que la raie à 3,55 keV qui a été vue à de multiples reprises depuis février 2014 dans plusieurs galaxies et amas de galaxies, jusqu’à Andromède et notre propre galaxie, ne serait rien d’autre qu’une raie d’émission d’un élément chimique classique ionisé comme le potassium. Cette raie mystérieuse était pourtant excitante car elle pouvait être expliquée par la désintégration d’un neutrino stérile ayant une masse de 7,1 keV, qui aurait des caractéristiques idoines pour le rôle de la matière noire.
Mais dès les premières observations, les études avaient semblé sous-estimer la présence d’atomes de potassium dans les nuages de gaz galactiques, qui lorsqu’ils sont dans leur état excité, possèdent justement des raies d’émission aux environs de 3,5 keV.
Alexey Boyarsky, de l’Université de Leiden aux Pays-Bas, qui avait le premier annoncé la présence de cette raie mystérieuse à 3,55 keV en provenance du centre de certaines galaxies, convient qu’il n’y a pas de raie X intense provenant de la galaxie du Dragon, mais il refuse de rendre les armes. Selon lui, ces résultats ne rejettent pas complètement la possibilité d’une désintégration de particules noires en rayons X et il veut acquérir à son tour de nouvelles données dans les semaines à venir.

Esra Bulbul, du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, qui a également mis en évidence la raie à 3,55 keV dans de nombreux cas très différents, et qui collabore désormais avec l’équipe de Boyarky, veut elle aussi continuer à y croire même si elle reconnait que l’explication par un neutrino stérile à 7,1 keV a peut-être du plomb dans l’aile. Selon elle, d’autres types de particules de matière noire pourraient produire des rayons X en plus faible proportion et rester compatible avec les flux observés sur la galaxie du Dragon.

Esra Bulbul, Alexey Boyarsky, comme Tesla Jeltema et Stefano Profumo seront certainement parmi les premiers utilisateurs du télescope tant attendu ASTRO-H. Ce dernier devrait être l’outil qui arbitrera définitivement la question grâce à ses observations en rayons X à haute résolution en énergie, permettant de déterminer sans coup férir la nature des raies observées, quand elles sont présentes. Il n’y a plus que quelques mois à patienter… Lancement prévu le 12 février 2016.


Source :

Deep XMM Observations of Draco rule out a dark matter decay origin for the 3.5 keV line
Tesla E. Jeltema, Stefano Profumo
soumis à Monthly Notices of the Royal Astronomical Society