Bien que la matière noire représente environ 85 % du cosmos, les scientifiques en savent très peu sur sa nature fondamentale.

Les théories abondent et les recherches menées par Alex McDaniel, chercheur postdoctoral à l'Université de Clemson, fournissent certaines des contraintes les plus strictes sur la nature de la matière noire à ce jour. Ses recherches révèlent également un petit indice d'un signal qui, s'il est réel, pourrait être confirmé au cours de la prochaine décennie.

Les travaux sont publiés dans la revue Physical Review D .

"Avec la collecte de données et de nouvelles découvertes à venir, ce petit indice pourrait potentiellement se transformer en une détection très concrète d'un modèle de matière noire", a déclaré McDaniel.

Détecter la matière noire serait révolutionnaire.

"La matière noire est l'une des choses les plus importantes en astrophysique, et nous ne savons presque rien d'elle. Sa découverte constituera une avancée majeure", a déclaré Marco Ajello, professeur agrégé au département de physique et d'astronomie de Clemson et conseiller de McDaniel. "Celui qui découvre peut gagner un prix Nobel. C'est si grand."

Dans ce travail, McDaniel et ses collaborateurs recherchaient dans les galaxies naines de la matière noire qui s'auto-annihile en matière ordinaire et en rayons gamma, une forme de lumière aux niveaux d'énergie les plus élevés. Les galaxies naines sont idéales pour l'étude car elles sont petites, riches en matière noire et manquent pour la plupart d'autres phénomènes astrophysiques tels que les gaz, la poussière et les supernova qui pourraient contaminer les découvertes.

"Nous les recherchons car, idéalement, ils nous donnent un signal clair ou nous permettent d'exclure certaines théories sur les particules", a déclaré McDaniel.

Certains modèles prédisent que la matière noire a une certaine masse ou section efficace, qui correspond à la probabilité qu'un événement spécifique se produise en raison de l'interaction des particules. Cela déterminerait ce que les chercheurs s’attendraient à voir dans les rayons gamma. S'ils ne voient pas cela, ils peuvent exclure ces masses et ces sections transversales, a-t-il déclaré.

"Dans cet article, nous excluons davantage cette hypothèse, en disant que la matière noire ne peut pas avoir ces masses ou ces sections efficaces", a déclaré Chris Karwin, ancien postdoctorant à Clemson et co-auteur de l'étude. Karwin est maintenant chercheur postdoctoral au Goddard Space Flight Center de la NASA. "Mais par rapport aux études précédentes, nous commençons à voir un soupçon de quelque chose qui pourrait être un signal provenant de ces systèmes."

L'étude de McDaniel utilise des échantillons plus grands qui incluent des galaxies naines supplémentaires découvertes et des quantités de données plus importantes que les études précédentes. Il a inclus environ 50 galaxies naines dans son étude, mais a déclaré qu'avec la mise en service de nouveaux télescopes plus puissants dans un avenir proche, il s'attend à ce que ce nombre augmente jusqu'à 150-200.

"Les nouveaux télescopes sont essentiellement des détecteurs de galaxies naines", a-t-il déclaré. "Nous prévoyons qu'avec ces améliorations, il est possible qu'au lieu d'avoir juste un petit indice de signal, nous puissions avoir quelque chose qui soit une véritable détection."

Ajello a ajouté :"Si [le signal] est réel, il finira par être confirmé."