Le télescope spatial Fermi Gamma de la NASA a trouvé un signal au centre de la galaxie voisine d'Andromède qui pourrait indiquer la présence de la substance mystérieuse connue sous le nom de matière noire. Le signal gamma est similaire à celui observé par Fermi au centre de notre propre galaxie de la Voie lactée.

Les rayons gamma sont la forme de lumière la plus énergétique, produites par les phénomènes les plus énergétiques de l'univers. Ils sont communs dans les galaxies comme la Voie lactée parce que les rayons cosmiques, particules se déplaçant près de la vitesse de la lumière, produisent des rayons gamma lorsqu'ils interagissent avec les nuages ​​de gaz interstellaires et la lumière des étoiles.

Étonnamment, les dernières données de Fermi montrent que les rayons gamma d'Andromède, également connus sous le nom de M31, sont confinés au centre de la galaxie au lieu de se propager partout. Pour expliquer cette distribution inhabituelle, les scientifiques proposent que l'émission puisse provenir de plusieurs sources indéterminées. L'un d'eux pourrait être la matière noire, une substance inconnue qui constitue la majeure partie de l'univers.

"Nous nous attendons à ce que la matière noire s'accumule dans les régions les plus intimes de la Voie lactée et d'autres galaxies, c'est pourquoi trouver un signal aussi compact est très excitant, " a déclaré le scientifique principal Pierrick Martin, astrophysicien au Centre National de la Recherche Scientifique et à l'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie de Toulouse, La France. "M31 sera une clé pour comprendre ce que cela signifie à la fois pour Andromède et la Voie lactée."

Un article décrivant les résultats paraîtra dans un prochain numéro de The Journal d'astrophysique .

Une autre source possible de cette émission pourrait être une riche concentration de pulsars au centre de M31. Ces étoiles à neutrons en rotation pèsent jusqu'à deux fois la masse du soleil et font partie des objets les plus denses de l'univers. Une cuillère à café de matière d'étoile à neutrons pèserait un milliard de tonnes sur Terre. Certains pulsars émettent la majeure partie de leur énergie en rayons gamma. Parce que M31 est à 2,5 millions d'années-lumière, il est difficile de trouver des pulsars individuels. Pour tester si les rayons gamma proviennent de ces objets, les scientifiques peuvent appliquer ce qu'ils savent sur les pulsars des observations dans la Voie lactée aux nouvelles observations radiographiques et radiographiques d'Andromède.

Maintenant que Fermi a détecté une signature gamma similaire à la fois dans M31 et dans la Voie lactée, les scientifiques peuvent utiliser ces informations pour résoudre les mystères des deux galaxies. Par exemple, M31 émet peu de rayons gamma depuis son grand disque, où se forment la plupart des étoiles, indiquant moins de rayons cosmiques errant là-bas. Parce que les rayons cosmiques sont généralement liés à la formation des étoiles, l'absence de rayons gamma dans les parties externes de M31 suggère soit que la galaxie produit des rayons cosmiques différemment, ou qu'ils peuvent s'échapper de la galaxie plus rapidement. L'étude d'Andromède peut aider les scientifiques à comprendre le cycle de vie des rayons cosmiques et comment il est lié à la formation des étoiles.

"Nous ne comprenons pas pleinement les rôles que jouent les rayons cosmiques dans les galaxies, ou comment ils voyagent à travers eux, " dit Xian Hou, un astrophysicien aux observatoires du Yunnan, Académie chinoise des sciences de Kunming, Chine, également un scientifique principal dans ce travail. "M31 nous permet de voir comment les rayons cosmiques se comportent dans des conditions différentes de celles de notre propre galaxie."

La découverte similaire dans la Voie lactée et M31 signifie que les scientifiques peuvent utiliser les galaxies comme modèles les unes pour les autres lors d'observations difficiles. Alors que Fermi peut faire des observations plus sensibles et détaillées du centre de la Voie lactée, sa vue est partiellement obscurcie par l'émission du disque de la galaxie. Mais les télescopes voient Andromède d'un point de vue extérieur impossible à atteindre dans la Voie lactée.

"Notre galaxie est si semblable à Andromède, ça nous aide vraiment de pouvoir l'étudier, parce que nous pouvons en apprendre davantage sur notre galaxie et sa formation, " a déclaré la co-auteur Regina Caputo, chercheur au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "C'est comme vivre dans un monde où il n'y a pas de miroirs mais tu as un jumeau, et vous pouvez voir tout ce qui est physique chez le jumeau."

Bien que d'autres observations soient nécessaires pour déterminer la source de l'excès de rayons gamma, la découverte fournit un point de départ passionnant pour en savoir plus sur les deux galaxies, et peut-être sur la nature encore insaisissable de la matière noire.

"Nous avons encore beaucoup à apprendre sur le ciel gamma, " dit Caputo. " Plus nous aurons d'informations, plus nous pourrons mettre d'informations dans les modèles de notre propre galaxie."