Une équipe d'astrophysiciens a résolu le mystère de la distribution des rayons gamma dans notre galaxie de la Voie lactée. Alors que certains chercheurs pensaient que la distribution suggérait une forme de «matière noire» indétectable, l'équipe de l'Université de Californie à San Diego a proposé une explication basée sur des modèles physiques standard de la galaxie.
Dans deux articles scientifiques distincts, dont le plus récent paraît dans le numéro du 10 juillet de la revue Physical Review Letters, les astrophysiciens montrent que cette distribution des rayons gamma peut s'expliquer par la façon dont les «positrons d'antimatière» de la désintégration radioactive des éléments, créé par des explosions d'étoiles massives dans la galaxie, se propagent à travers la galaxie. Cela signifie, selon les scientifiques, que la distribution observée des rayons gamma n'est pas une preuve de la matière noire.
"Il n'y a pas de grand mystère", a déclaré Richard Lingenfelter, chercheur au Center for Astrophysics and Space Sciences de l'UC San Diego qui a mené les études avec Richard Rothschild, chercheur également à l'UCSD, et James Higdon, professeur de physique au Claremont. Collèges. "La distribution observée des rayons gamma est en fait tout à fait cohérente avec l'image standard."
Au cours des cinq dernières années, les mesures des rayons gamma du satellite européen INTEGRAL ont rendu les astronomes perplexes, ce qui a conduit certains à affirmer qu'un «grand mystère» existait car la distribution de ces rayons gamma à travers différentes parties de la galaxie de la Voie lactée n'était pas celle attendue.
Pour expliquer la source de ce mystère, certains astronomes avaient émis l'hypothèse de l'existence de diverses formes de matière noire, dont les astronomes soupçonnent l'existence - des effets gravitationnels inhabituels sur la matière visible comme les étoiles et les galaxies - mais n'ont pas encore trouvé.
Ce qui est certain, c'est que notre galaxie - et d'autres - sont remplies de minuscules particules subatomiques appelées positrons, l'équivalent de l'antimatière des électrons typiques de tous les jours. Lorsqu'un électron et un positron se rencontrent dans l'espace, les deux particules s'annihilent et leur énergie est libérée sous forme de rayons gamma. Autrement dit, l'électron et le positron disparaissent et deux ou trois rayons gamma apparaissent.
«Ces positrons naissent à presque la vitesse de la lumière et parcourent des milliers d'années-lumière avant de ralentir suffisamment dans des nuages de gaz denses pour avoir une chance de se joindre à un électron pour s'annihiler dans une danse de la mort», explique Higdon. «Leur ralentissement résulte de la traînée d'autres particules au cours de leur voyage dans l'espace. Leur voyage est également entravé par les nombreuses fluctuations du champ magnétique galactique qui les dispersent d'avant en arrière au fur et à mesure de leurs déplacements. Tout cela doit être pris en compte dans le calcul de la distance moyenne que les positrons parcourraient de leur lieu de naissance dans les explosions de supernova. »
"Certains positrons se dirigent vers le centre de la Galaxie, certains vers les confins extérieurs de la Voie lactée connus sous le nom de halo galactique, et certains sont pris dans les bras en spirale", a déclaré Rothschild. "Bien que le calcul en détail soit encore bien au-delà des superordinateurs les plus rapides, nous avons pu utiliser ce que nous savons de la façon dont les électrons se déplacent dans tout le système solaire et ce qui peut être déduit de leur voyage ailleurs pour estimer comment leurs homologues anti-matière imprègnent la galaxie . "
Les scientifiques ont calculé que la plupart des rayons gamma devraient être concentrés dans les régions intérieures de la galaxie, comme cela a été observé par les données satellitaires, a rapporté l'équipe dans un article publié le mois dernier dans le Astrophysical Journal.
"La distribution observée des rayons gamma est cohérente avec l'image standard où la source de positrons est la désintégration radioactive des isotopes du nickel, du titane et de l'aluminium produits dans des explosions d'étoiles supernova plus massives que le Soleil", a déclaré Rothschild.
Dans leur article d'accompagnement dans le numéro de cette semaine de Physical Review Letters, les scientifiques soulignent qu'une hypothèse de base de l'une des explications les plus exotiques du prétendu mystère - la décomposition ou l'annihilation de la matière noire - est erronée, car elle suppose que les positrons annihilent très près des étoiles explosives dont elles sont issues.
"Nous avons clairement démontré que ce n'était pas le cas, et que la distribution des rayons gamma observés par le satellite à rayons gamma n'était pas une détection ou une indication d'un" signal de matière noire "", a déclaré Lingenfelter.
Source: UC San Diego
