Figure 1 :émission de rayons gamma observée depuis le disque galactique, avec la région de renflement indiquée. Les encarts montrent les profils attendus de l'excès de rayonnement provenant respectivement de la matière noire et des étoiles. Les chercheurs ont pu montrer que le profil des étoiles correspond bien mieux aux mesures que le profil de la matière noire. Crédit :Christoph Weniger, Université d'Amsterdam/FermiLAT
Depuis près de 10 ans, les astronomes ont étudié un mystérieux rayonnement diffus provenant du centre de notre galaxie. Initialement, on pensait que ce rayonnement pourrait provenir des insaisissables particules de matière noire que de nombreux chercheurs espèrent trouver. Cependant, des physiciens de l'Université d'Amsterdam et du Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique ont maintenant trouvé des preuves supplémentaires que les étoiles à neutrons en rotation rapide sont une source beaucoup plus probable pour ce rayonnement. Leurs résultats sont publiés aujourd'hui dans Astronomie de la nature .
Les observations du rayonnement gamma de la région du centre galactique avec le Fermi Large Area Telescope ont révélé une mystérieuse émission diffuse et étendue. Découvert il y a près de 10 ans, cette émission a suscité beaucoup d'enthousiasme dans la communauté de la physique des particules, car il avait toutes les caractéristiques d'un signal longtemps recherché de l'auto-annihilation des particules de matière noire dans la galaxie interne. Trouver un tel signal confirmerait que la matière noire, qui n'a été observé jusqu'à présent que par ses effets gravitationnels sur d'autres objets, est constitué de nouvelles particules fondamentales. De plus, cela aiderait à déterminer la masse et d'autres propriétés de ces particules de matière noire insaisissables. Cependant, une étude récente montre que la meilleure interprétation astrophysique de l'émission excessive est sans doute une nouvelle population dans le renflement galactique de milliers d'étoiles à neutrons en rotation rapide appelées pulsars millisecondes, qui ont échappé à l'observation à d'autres fréquences jusqu'à présent.
Où il y a des étoiles, il y a des radiations
« Comprendre en détail la morphologie [l'emplacement et la forme] et le spectre [les fréquences combinées] de l'émission en excès est d'une importance vitale pour faire la distinction entre la matière noire et les interprétations astrophysiques du rayonnement en excès du centre galactique, " dit Christoph Weniger, l'un des chercheurs qui ont mené l'étude. Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université d'Amsterdam et du Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique, une unité de recherche du Centre National de la Recherche Scientifique, ont trouvé des preuves solides que l'émission semble en fait provenir de régions où il y a aussi une grande quantité de masse stellaire dans le renflement galactique (le « renflement carré ») et le centre (le « renflement nucléaire »). Par ailleurs, les chercheurs ont découvert que le rapport lumière-masse dans le renflement et le centre galactiques sont mutuellement cohérents, de sorte que l'émission de rayons gamma GeV est un traceur étonnamment précis de la masse stellaire dans la galaxie interne (figure 2). Cette étude s'est appuyée sur un nouvel outil d'analyse, Factorisation du ciel avec des modèles contraints adaptatifs (SkyFACT), développé par les chercheurs eux-mêmes, qui combine la modélisation physique avec l'analyse d'images.
Figure 2 :Comparaison de la masse stellaire (axe horizontal) et de la luminosité gamma (axe vertical) pour le « boxy bulge » (en bleu) et pour le « nuclear bulge » (en vert). La prédiction pour une population de la milliseconde pulsars dans le disque galactique (en rouge) et le bulbe de la galaxie voisine d'Andromède (M31, en rose) sont également affichés. La masse et la luminosité stellaires sont proportionnelles l'une à l'autre dans la Galaxie interne (ligne pointillée), ce qui montre que le mystérieux excès de rayonnement a très probablement une origine stellaire et ne provient pas de la matière noire. Crédit :Christoph Weniger, Université d'Amsterdam
Les résultats soutiennent l'interprétation du pulsar en millisecondes de l'émission excédentaire, puisque ni un signal de matière noire ni d'autres interprétations astrophysiques ne devraient montrer une telle corrélation. "Les résultats aideront à guider les recherches radio à venir pour cette population cachée de pulsars millisecondes dans le renflement galactique avec MeerKAT et le futur Square Kilometer Array, " a déclaré Francesca Calore, un autre des auteurs de l'article. "Cela rend ces recherches à venir encore plus prometteuses."
