Les premières observations de l'observatoire orbital chinois DAMPE, conçu pour rechercher la matière noire, plaident en faveur du fait que la matière noire peut effectivement se désintégrer au voisinage de l'orbite terrestre et au centre de la galaxie, affirment les scientifiques dans un article de la revue Nature.
«Cette 'coupure' dans le spectre des rayons cosmiques, que nous avons découverte, peut indiquer l'existence de matière noire. D'un autre côté, il pourrait provenir d'une autre source de ces particules. Plus de données sont nécessaires pour répondre à cette question, et nous prévoyons toujours que DAMPE fonctionnera pendant au moins 5 ans », a déclaré Chang Jin de l'observatoire Zijinshan à Nanjing, en Chine.
Ciels sombres
Pendant longtemps, les scientifiques ont cru que l'univers est constitué de la matière que nous voyons et qui forme la base de toutes les étoiles, trous noirs, nébuleuses, amas de poussière et planètes. Mais les premières observations de la vitesse de déplacement des étoiles dans les galaxies voisines ont montré que les étoiles à leur périphérie s'y déplaçaient à une vitesse incroyablement élevée, ce qui était environ 10 fois plus élevé que les calculs basés sur les masses de toutes les étoiles qu'elles contiennent.
La raison en est, selon les scientifiques d'aujourd'hui, la soi-disant matière noire - une substance mystérieuse, qui représente environ 75% de la masse de matière dans l'Univers. En règle générale, chaque galaxie a environ 8 à 10 fois plus de matière noire que son cousin visible, et cette matière noire maintient les étoiles en place et les empêche de se disperser.
Aujourd'hui, presque tous les scientifiques sont convaincus de l'existence de la matière noire, mais ses propriétés, en plus de son influence gravitationnelle évidente sur les galaxies et les amas de galaxies, restent un mystère et un sujet de controverse parmi les astrophysiciens et cosmologues. Pendant longtemps, les scientifiques ont supposé qu'il était composé de particules super lourdes et «froides» - des «wimps» qui ne se manifestaient en aucune façon, sauf en attirant des amas visibles de matière.
Les premières traces potentielles de matière noire ont été découvertes en 2008 par le satellite russe Resurs-DK1, dont le détecteur PAMELA a détecté des traces d'un nombre inhabituellement élevé de particules d'antimatière sur l'orbite terrestre, qui, selon les scientifiques, pourraient être générées par les désintégrations de cette substance mystérieuse.
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Plus tard, ces données ont été confirmées par le détecteur AMS-02 à bord de l'ISS, cependant, de nombreux astrophysiciens ne sont pas d'accord avec cette idée et pensent qu'en fait cette antimatière est d'origine moins exotique - elle aurait pu être générée par des pulsars ou d'autres sources distantes de rayons cosmiques de haute énergies.
Cette année, la théorie du "pulsar" a été remise en cause après la publication des données collectées par le télescope HAWC à haute altitude, qui observe l'univers dans la gamme gamma. Cela a ravivé l'intérêt des physiciens pour les explications «exotiques» de cette étrange anomalie de l'orbite terrestre.
Énigmes cosmologiques
Le télescope spatial DAMPE, lancé par la Chine sur l'orbite terrestre en décembre 2015, a testé ces hypothèses de l'autre côté en observant des rayons cosmiques à ultra-haute énergie d'origine inconnue, originaires du centre de notre galaxie et d'autres amas d'étoiles.
Ce rayonnement, selon certains cosmologistes d'aujourd'hui, peut également résulter de la désintégration de la matière noire dans les points où elle s'accumule particulièrement beaucoup. Si tel est le cas, les rayons cosmiques émanant du centre de la galaxie auront un spectre d'énergie spécial - le nombre de particules changera initialement relativement lentement à mesure que l'énergie augmente, mais en atteignant un certain point, il descendra brusquement.
Les premiers indices de l'existence de cette "falaise", comme l'a noté Jin, ont été trouvés lors des observations sur AMS-02, mais ce détecteur n'a pas pu suivre les particules à ultra haute énergie que DAMPE peut "voir", et les données des télescopes au sol n'étaient pas suffisantes précis pour dire à coup sûr.
Selon les physiciens chinois, les données collectées par la DAMPE lors de son premier cycle d'exploitation de décembre 2015 à juin 2017 sont la première preuve définitive que cette «falaise» existe réellement et qu'elle se situe exactement là où elle devrait être conformément aux avec des prédictions théoriques.
Au cours des cinq prochaines années, Jin et ses collègues espèrent que DAMPE collectera des données sur 10 milliards de rayons cosmiques supplémentaires, ce qui permettra aux scientifiques de réduire les erreurs de mesure et de prouver enfin que cette anomalie existe.
On ne sait pas encore si elle résulte de la désintégration de la matière noire ou de certains processus moins exotiques. Les physiciens espèrent que l'observation de faisceaux à ultra haute énergie, dont les énergies dépassent 10 TeV, nous aidera à comprendre s'ils sont nés lors des désintégrations de la matière noire ou s'ils ont été générés par des pulsars ou des restes de supernovae.
