D'où vient le mystérieux nuage d'antimatière (Il s'agit ici d'une approche plus "philosophique" sur les questions posées par l'antimatière, ou sur ses applications...) présent dans les régions centrales de la Galaxie ? Une équipe européenne d'astrophysiciens, composée notamment de chercheurs du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de...), de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche),...) Paul Sabatier de Toulouse et du CEA (1), a levé une partie du voile en cumulant l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble, désigne intuitivement une collection d’objets (que l'on appelle éléments...) des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose,...) recueillies depuis quatre ans par Integral, un satellite (Satellite peut faire référence à :) de l'ESA. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature du 10 janvier 2008.

Un disque d'antimatière très asymétrique

Forme "miroir (Un miroir est une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion. C'est souvent une couche...)" de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont...), l'antimatière constitue avec la matière un couple étrange: mises en présence, particule et antiparticule (A chaque type de fermions fondamentaux correspond un type d'antiparticule. Ainsi, à l' électron est associé au...) s'annihilent mutuellement en énergie. En 2005, les astrophysiciens avaient établi, grâce au spectrographe SPI (2), embarqué à bord du satellite Integral, une première carte de la répartition de l'antimatière dans la Galaxie: l'antimatière y était essentiellement concentrée autour du centre galactique avec une composante plus ténue répartie le long de son disque équatorial. Dans ces premières données, le nuage d'antimatière semblait très symétrique, suggérant qu'il pouvait provenir de la désintégration de particules exotiques de matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour...) dans le halo central symétrique de la Galaxie.

En cumulant maintenant toutes les observations obtenues ces quatre dernières années par SPI, les scientifiques ont pu affiner la cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes. Elle mobilise un ensemble de techniques servant à la...) de ce nuage et constater que l'antimatière se distribuait de façon asymétrique de part et d'autre du centre galactique. L'émission d'antimatière du disque galactique apparaît deux fois plus importante d'un côté du centre galactique que de l'autre.

Une répartition similaire à celle des sources X binaires

Cette répartition surprenante semble confirmer une autre piste explorée pour expliquer l'origine de l'antimatière présente dans la Galaxie. Elle apparaît très proche en effet de la répartition d'un certain type d'objets appelés sources X binaires de faible masse. Les sources X binaires sont des couples formés d'une étoile (Une étoile est un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois...) céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et...) comme...) orbitant autour d'un objet compact tel qu'une étoile à neutrons ou un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche...). Leur rayonnement (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement...) X provient de l'énorme quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre...) d'énergie dégagée par la chute de la matière de l'étoile sur l'astre compact. Dans de tels systèmes, un plasma chaud constitué d'électrons et de positons (3) est éjecté et une fraction de ces derniers se propage dans le milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur...) avant de s'annihiler en émettant un rayonnement à une énergie caractéristique de 511 keV (4).

De l'origine de l'antimatière au centre de la Galaxie

Les sources X binaires sont donc une piste pour expliquer une partie de l'origine de l'antimatière dans les régions internes du disque de la Galaxie. Si ce scénario permet d'expliquer la moitié de la quantité considérable d'antimatière produite au centre de la Voie lactée, des sources astrophysiques classiques comme des supernovae thermonucléaires ou le trou noir central super massif pourraient expliquer l'origine de la quantité restante. La place pour un scénario exotique invoquant une particule de matière noire se réduit donc fortement...


Notes:

(1) Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements (CNRS, Université Paul Sabatier, Toulouse) et Service d'Astrophysique du CEA-IRFU - Laboratoire AIM (CEA, CNRS, Université de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville...) Diderot).
(2) Le spectrographe SPI (pour SPectromètre pour Integral) permet de détecter une émission gamma dans des raies fines de la Galaxie avec une très grande précision. Sous maitrise d'oeuvre du CNES , Le CESR a conçu et réalisé la caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues...) gamma et le CEA un dispositif électronique majeur de ce télescope.
(3) Le positon (ou positron) est la particule d'anti-matière correspondant à l'électron. L'annihilation "positon-électron" produit une quantité d'énergie bien précise qui se traduit par un excès de lumière à une énergie de 511 keV.
(4) L'énergie des rayons X et gamma est souvent évaluée en "électron-volt (eV)". En unités du système international (SI), 1 eV correspond à 1.6 10^-19 Joule.