Position dans le ciel des différents candidats du catalogue Fermi. La carte de fond montre la luminosité minimale d’une anti-étoile pour qu’elle puisse être observée par Fermi. Les parties claires représentent les parties du ciel où les observations sont les plus faciles. Crédit : IRAP
Y a-t-il des anti-étoiles autour de nous ? Réponse du télescope spatial Fermi à rayons gamma.
Et si une partie de l’antimatière que l’on croyait disparue se cachait autour de nous sous forme d’anti-étoiles ? Des scientifiques de l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP – CNRS/CNES/UT3 Paul Sabatier) utilisent le télescope spatial à rayons gamma Fermi pour poser les limites les plus contraignantes jamais établies sur cette hypothèse.
Qu’est-ce que l’antimatière ? Bien qu’elle soit souvent associée au monde de la science-fiction, l’antimatière existe bel et bien. On l’observe dans l’espace et dans les laboratoires de physique. C’est un état symétrique à la matière ordinaire que nous connaissons. Selon les lois de la physique connues à ce jour, l’Univers devrait contenir des quantités égales de matière et d’antimatière. Or, aujourd’hui, l’antimatière ne se trouve qu’à l’état de traces, et les recherches suggèrent que le Cosmos tout entier en est dépourvu. Ceci est actuellement considéré comme l’un des plus grands mystères de l’Univers.
Néanmoins, le détecteur de particules AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) à bord de la Station spatiale internationale (ISS) semble indiquer récemment qu’il pourrait y avoir plus d’antimatière autour de nous que nous le pensions. Celle-ci pourrait se cacher à proximité de notre système solaire sous la forme d’objets improbables : des étoiles faites d’antimatière, ou anti-étoiles.[1] L’existence de tels objets aurait de graves conséquences sur notre compréhension de l’Univers, mais comment tester cette hypothèse audacieuse ?
Le télescope spatial Fermi observe le cosmos en utilisant la forme de lumière la plus énergétique, offrant une fenêtre importante sur les phénomènes les plus extrêmes de l’Univers, des sursauts gamma aux jets de trous noirs en passant par les pulsars, les restes de supernova et l’origine des rayons cosmiques. Crédit : Daniëlle Futselaar/MPIfR (artsource.nl)
On sait que la collision entre l’antimatière et la matière produit des rayons gamma, la forme la plus énergétique de rayonnement. C’est pourquoi, dans un article publié dans la revue Physical Review Dles chercheurs du PARI ont utilisé dix années de données du télescope spatial à rayons gamma Fermi pour estimer le nombre maximal d’antiétoiles dans notre galaxie.[2]
Ils ont pu isoler quatorze candidats dont les propriétés d’émission sont comparables à celles attendues pour les antiétoiles dans le catalogue des sources de rayons gamma trouvées par Fermi. Cependant, la nature de ces sources n’est toujours pas confirmée. Il est beaucoup plus probable qu’il s’agisse en fait de pulsars, de trous noirs ou d’autres types d’émetteurs de rayons gamma bien établis.
L’équipe du PARI a ensuite estimé le nombre maximum d’antiétoiles qui pourraient exister dans notre galaxie, ce qui a donné lieu aux contraintes les plus fortes jamais observées. En imaginant qu’elles sont distribuées comme des étoiles ordinaires, principalement dans le disque galactique, ils ont pu établir qu’il y a au maximum une antiétoile pour 300 000 étoiles ordinaires.
Néanmoins, ils ont également montré que les anciennes antiétoiles, dont l’origine remonterait aux débuts de l’Univers, pourraient plus facilement se cacher des télescopes à rayons gamma dans le halo autour de la Galaxie.
Références :
- ” Where do the AMS-02 antihelium events come from ? ” par Vivian Poulin, Pierre Salati, Ilias Cholis, Marc Kamionkowski et Joseph Silk, 28 janvier 2019, Physical Review D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.99.023016 - “Contraintes sur la fraction d’antistars dans le voisinage du système solaire à partir des données décennales. Fermi Large Area Telescope gamma-ray source catalog” par Simon Dupourqué, Luigi Tibaldo et Peter von Ballmoos, 20 avril 2021, Physical Review D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.103.083016
