Des signaux de rayons gamma provenant de la galaxie Andromède similaires à ceux observés au centre de la Voie Lactée

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16 mars 2017

Une étude récente menée par le Docteur HOU Xian, astrophysicienne au Yunnan Observatories (YNAO) de la Chinese Academy of Sciences à Kunming, et par Pierrick Martin, astrophysicien français à l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) à Toulouse, semble indiquer la possibilité de la présence de matière noire au sein de la galaxie voisine Andromède. Cette étude a été publiée dans la revue scientifique "The Astrophysical Journal".

Au sein de notre galaxie, la Voie Lactée, la plupart des rayons gamma sont émis suite à l’interaction de rayons cosmiques [1] avec des nuages de gaz ou avec la lumière d’étoiles présents dans le milieu interstellaire. Il a en effet été observé que les émissions de rayons gamma dans la Voie Lactée semblent être corrélées avec des régions riches en gaz ou avec une activité forte en formation d’étoiles, ce qui est le cas du disque de la galaxie [2].

Cependant, les dernières analyses faites avec l’aide du Fermi Large Area Telescope (Fermi LAT), le télescope spatial de la NASA destiné à l’étude des rayons gamma, ont montré que, dans le cas de la galaxie Andromède, les rayons gamma restaient confinés au centre de la galaxie et ne se propageaient pas sur l’intégralité du disque comme c’est le cas pour la Voie Lactée. Le signal de rayon gamma observé pour Andromède est cependant similaire à celui que le Fermi LAT a observé au centre de la Voie Lactée. Pour expliquer cette distribution spatiale inhabituelle, les scientifiques émettent l’hypothèse de l’existence d’autres sources d’émission de rayon gamma.

Une possibilité serait la matière noire, un type de matière non identifié qui constitue plus de 80% de la masse totale de l’univers. Les scientifiques pensent que la matière noire a tendance à s’accumuler au centre des galaxies, et certaines théories prédisent que les rayons gamma peuvent être produits par la désintégration ou l’annihilation de particules de matière noire. Une autre explication possible de l’émission centrale d’Andromède pourrait être une riche concentration de pulsars au centre de la galaxie, les pulsars étant des étoiles à neutron tournant très rapidement sur elles-mêmes, et qui sont des émetteurs de rayons gamma importants dans la Voie Lactée.

Bien que le Fermi-LAT puisse observer le centre de la Voie Lactée plus facilement et avec plus de détails, la vue est obscurcie par les émissions provenant du disque de la galaxie. Andromède par contre peut être observée depuis l’extérieur, fournissant une vue plus propre de l’émission centrale de la galaxie.

Dans ce contexte, la découverte de signaux de rayons gamma similaires pour la Voie Lactée et Andromède devrait permettre aux scientifiques d’utiliser ces deux galaxies comme modèle l’une pour l’autre. Cela pourra aider les scientifiques à mieux comprendre les propriétés des deux galaxies, et également celles de la matière noire. Par exemple, le fait qu’Andromède émette moins de rayons gamma à partir de son disque, où la plupart des étoiles se forment, peut vouloir dire que moins de rayons cosmiques se déplacent dans cette région. Or, l’hypothèse des scientifiques était jusque-là que les rayons cosmiques étaient liés à la formation des étoiles, mais l’absence de rayons gamma à l’extérieur du centre d’Andromède pourrait vouloir dire soit que la galaxie produit des rayons cosmiques d’une autre manière que par la formation d’étoiles, soit que ces rayons peuvent s’échapper de la galaxie plus rapidement. Ainsi, l’étude d’Andromède pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre le cycle de vie des rayons cosmiques et leur impact sur la formation des étoiles.

Selon le Docteur HOU Xian, le rôle que les rayons cosmiques jouent dans la galaxie et la manière dont ils se déplacent à travers ces galaxies ne sont toujours pas vraiment compris. Cependant, la galaxie Andromède leur permet d’observer comment les rayons cosmiques agissent dans des conditions différentes de celles de notre propre galaxie. Andromède va ainsi être une clé pour comprendre ce que ces phénomènes signifient dans chacune de ces deux galaxies.

Sources :

http://english.cas.cn/newsroom/research_news/201703/t20170302_174516.shtml
https://phys.org/news/2017-02-fermi-dark-ties-andromeda-galaxy.html

Rédacteur :

Camille MUSQUAR : camillle.musquar[a]diplomatie.gouv.fr

[1Le rayonnement cosmique est le flux de noyaux atomiques et de particules de haute énergie qui circulent dans le vide interstellaire.

[2Une galaxie à disque est une galaxie caractérisée par la présence d’un disque galactique autour d’un bulbe galactique qui en matérialise le centre et renferme généralement un trou noir super massif. Ces galaxies sont donc de forme circulaire aplatie. La Voie Lactée et Andromède sont des galaxies à disque.

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