De nouveaux modèles montrent que les étoiles peuvent exister en utilisant uniquement la matière noire comme carburant, et comme il existe une quantité extrêmement importante de matière noire près du centre galactique, ces étoiles deviennent immortelles.
En 2024, de nouvelles recherches ont révélé que certaines étoiles au centre de notre galaxie pourraient déroger aux modèles de vie et de mort stellaires. Ces étoiles pourraient se nourrir de matière noire, la substance la plus mystérieuse de l’univers, pour atteindre une forme d’immortalité cosmique, ce qui impliquerait la création d’un «diagramme de Hertzsprung-Russell».
Les scientifiques ont mis au point le diagramme de Hertzsprung-Russell, une carte de la vie stellaire. Ce diagramme retrace l’évolution des étoiles de toutes masses, depuis les étoiles de la séquence principale brûlant l’hydrogène jusqu’aux vestiges cosmiques denses.
Les étoiles, comme toute chose, sont vouées à mourir. Lorsque leur cœur épuise le combustible nécessaire à la fusion nucléaire, les étoiles de toutes tailles s’effondrent sous l’effet de leur propre gravité, mourant et formant un résidu cosmique dense tel qu’une naine blanche, une étoile à neutrons ou un trou noir. Notre propre étoile, le Soleil, subira ce sort dans environ 5 milliards d’années, atteignant d’abord la taille d’une géante rouge et détruisant les planètes telluriques, dont la Terre. Après environ 1 milliard d’années, cette phase prendra également fin, laissant le cœur du Soleil sous la forme d’une naine blanche incandescente, entourée d’un nuage de cendres cosmiques composé de matière stellaire en refroidissement.
Les étoiles les plus proches du centre galactique, appelées «étoiles de l’amas S», présentent des propriétés uniques: on ignore comment elles se sont retrouvées si près du centre, où l’environnement est considéré comme très hostile à la formation d’étoiles. Ces étoiles, situées à environ trois années-lumière du cœur même de notre galaxie, semblent également beaucoup plus jeunes que ce à quoi on pourrait s’attendre si elles avaient migré vers cette région depuis d’autres parties de la Voie lactée, selon une équipe de recherche de l’Institut Kavli d’astrophysique des particules et de cosmologie.
Le centre galactique de la Voie lactée, observé par le télescope GRAVITY, révèle deux étoiles de type S. ESO/MPE/S. Gillessen et al.
Ces propriétés inhabituelles pourraient être dues au fait que ces étoiles accumulent de grandes quantités de matière noire, qui s’annihile ensuite en leur sein. Ce processus pourrait leur fournir une forme de carburant totalement nouvelle et inattendue. Des modèles suggèrent que des étoiles peuvent exister uniquement grâce à la matière noire, et comme il existe une quantité extrêmement importante de matière noire près du centre galactique, ces étoiles deviennent immortelles.
L’idée d’étoiles immortelles pourrait expliquer simultanément plusieurs propriétés inhabituelles des étoiles des amas S. Si les étoiles du centre galactique deviennent immortelles en raison de la forte densité de matière noire, cela pourrait expliquer le nombre inhabituellement élevé d’étoiles apparemment jeunes au centre de la galaxie, tout en expliquant l’absence d’étoiles plus âgées.
La matière noire représente un défi pour les physiciens car, bien qu’elle constitue environ 85% de l’univers, elle nous est invisible car elle n’interagit pas avec la lumière. De plus, la matière noire ne semble pas interagir avec la matière ordinaire. Cette dernière est composée de protons, de neutrons et d’électrons, et comprend toutes les étoiles, planètes, lunes, astéroïdes, comètes, gaz, poussières et organismes vivants de l’univers.
Les scientifiques ne peuvent qu’émettre des hypothèses quant à l’existence de la matière noire, car celle-ci interagit avec la gravité, et cette interaction peut affecter la matière ordinaire, voire la lumière. Toutefois, si des interactions entre la matière noire et la matière ordinaire se produisent, elles sont rares et faibles; les scientifiques pensent que nous n’en avons jamais détecté.
On ignore encore si la matière noire interagit avec elle-même. Pour comprendre ce que cela signifie, rappelons que chaque particule de matière ordinaire possède une antiparticule. Par exemple, l’électron, chargé négativement, possède une antiparticule chargée positivement appelée positron. Lorsque matière et antimatière se rencontrent, elles s’annihilent mutuellement, libérant de l’énergie.
Les candidats à la matière noire, appelés « WIMPs », entrent en collision et s’annihilent, créant un flux de particules connues et d’énergie sous forme de photons. Gao Linqing et Lin Sujie
L’annihilation de la matière noire est analogue à l’annihilation matière-antimatière: lorsqu’une particule et son antiparticule se rencontrent, elles s’annihilent et produisent d’autres particules, comme des photons. De même, les particules de matière noire peuvent s’annihiler de façon similaire. Dans de nombreux modèles de matière noire, les particules de matière noire sont considérées comme leurs propres antiparticules, ce qui signifie que deux particules de matière noire quelconques peuvent s’annihiler.
Cependant, nous n’observons pas l’annihilation de la matière noire, ce qui la rend extrêmement rare. Cela signifie qu’elle est plus susceptible de se produire dans des environnements où de grandes quantités de matière noire sont concentrées. Il est possible que la région superdense au centre d’une étoile soit l’endroit où la gravité avec laquelle la matière noire interagit est la plus intense.
Les étoiles de la séquence principale brûlent l’hydrogène par fusion nucléaire tout au long de leur existence. Ce processus crée de l’hélium, principal constituant de l’énergie de l’étoile, et une «pression de radiation» externe qui équilibre les forces gravitationnelles internes. Cette lutte cosmique entre la pression de radiation et la gravité dure des millions, voire des milliards d’années, et maintient ces étoiles dans un équilibre stable.
Pendant la majeure partie de la vie d’une étoile, ces processus se déroulent principalement en son cœur, là où la pression gravitationnelle est la plus forte. Si les étoiles accumulent de grandes quantités de matière noire, qui s’annihile ensuite en leur sein, cela peut également créer une pression vers l’extérieur, stabilisant ainsi l’étoile par annihilation de la matière noire plutôt que par fusion nucléaire. Les étoiles peuvent donc utiliser la matière noire comme combustible à la place de l’hydrogène. Les étoiles consomment leur hydrogène, ce qui finit par entraîner leur mort. À l’inverse, la matière noire peut s’accumuler continuellement, rendant ces étoiles immortelles.
Notre Soleil ne peut atteindre l’immortalité en utilisant cette source d’énergie alternative. Situé au cœur d’un des bras spiraux de la Voie lactée, il n’est pas en mesure, dans notre galaxie, d’accéder à cette source obscure de jouvence.
Les étoiles ont besoin d’une très grande quantité de matière noire pour alimenter efficacement la fusion nucléaire. Dans la majeure partie de la Voie lactée, la densité de matière noire est insuffisante pour affecter significativement les étoiles. Mais au centre de la Galaxie, cette densité est extrêmement élevée, potentiellement des milliards de fois supérieure à celle de la Terre, fournissant ainsi la quantité de matière noire nécessaire à l’immortalité des étoiles.
La position du système solaire, à mi-chemin entre le centre galactique et son orbite, l’empêche de devenir immortel en se nourrissant de matière noire. NASA/PL-Caltech/R.Hurt (SSC-Caltech)
Les résultats des recherches menées par l’équipe de l’Institut Kavli d’astrophysique des particules et de cosmologie pourraient révéler de nombreux secrets sur la matière noire elle-même, ainsi que sur les étoiles immortelles qu’elle pourrait alimenter.
Les résultats montrent que la matière noire peut interagir avec les particules ordinaires, ce qui est nécessaire pour ralentir et capturer les particules de matière noire au sein d’une étoile, et que ces particules peuvent s’annihiler entre elles. L’observation de la distribution des étoiles immortelles autour du centre galactique permet d’obtenir des informations sur la distribution et la densité de la matière noire dans cette région.
Pour confirmer ces résultats, les astronomes ont besoin d’observations plus précises des étoiles les plus proches de la Terre, afin de déterminer si ces étoiles se trouvent sur la «séquence principale sombre», ce qui pourrait indiquer leur immortalité.
Les chercheurs souhaitent également déterminer l’impact de l’annihilation de la matière noire sur différentes étoiles. Les premiers modèles suggèrent que les étoiles plus légères deviendront «gonflées» et perdront leurs couches externes lorsqu’elles utiliseront ce combustible sombre. Ceci pourrait expliquer la nature des objets dits «G» découverts au centre de la Galaxie: des corps stellaires qui semblent entourés de nuages de gaz.
D’après de nouvelles recherches, les galaxies pourraient être associées à des «étoiles noires» géantes, des amas de matière invisible situés en leur cœur. Bien que les astronomes disposent de nombreuses preuves que la majeure partie de la masse d’une galaxie est invisible, la nature de cette «matière noire» reste encore un mystère.
Ces dernières décennies, l’hypothèse la plus prometteuse a été celle selon laquelle la matière noire serait constituée de particules lourdes interagissant rarement, voire jamais, avec la lumière ou d’autres matières. Cependant, cette hypothèse peine à expliquer la densité relativement faible des noyaux galactiques, car la modélisation du comportement de la matière noire prédit qu’elle devrait facilement se condenser en densités extrêmement élevées, ce qui est incompatible avec les observations.
Une explication possible à ce problème est que les particules de matière noire sont incroyablement légères – des milliards de fois moins massives que les neutrinos, les particules les plus légères connues à ce jour. Ces particules hypothétiques, qualifiées de matière noire «floue», sont si légères que leur nature ondulatoire quantique se manifeste à des échelles macroscopiques, voire galactiques. Elles pourraient ainsi se stabiliser en d’immenses amas de matière invisible, formant des étoiles sombres.
Ces étoiles sombres peuvent s’étendre sur des milliers d’années-lumière, tout en ayant une masse relativement faible grâce à leurs particules très légères. Elles pourraient donc potentiellement former des noyaux galactiques, fournissant l’essentiel de leur masse sans créer de densités extrêmement élevées en leur centre.
Illustration de la matière noire «chevelue» autour de la Terre. De nouvelles recherches suggèrent que des amas de matière noire pourraient former d’énormes étoiles invisibles au centre de galaxies comme la nôtre. NASA/JPL-Caltech
Mais les galaxies ne sont pas uniquement composées de matière noire, qu’elle soit diffuse ou non. Elles contiennent également de la matière ordinaire, répartie sous forme de nuages de gaz diffus et d’étoiles, et ce sont ces éléments que les astronomes peuvent observer. Par conséquent, pour tester cette hypothèse, il est nécessaire de comprendre la relation entre la matière noire diffuse et la matière ordinaire au sein d’une galaxie.
Dans un article publié en décembre 2024 sur arXiv, une équipe internationale d’astrophysiciens a exploré l’évolution possible des galaxies en présence de matière noire floue. Dans un premier temps, ils n’ont pas cherché à recréer une galaxie complexe entière. Ils ont plutôt construit un modèle simple composé de deux éléments: une grande proportion de matière noire floue et une plus petite proportion de gaz parfait.
Ils ont ensuite calculé comment ces deux composantes évolueraient sous l’influence de leur gravité mutuelle. Ils ont constaté que, malgré un comportement initialement aléatoire, la matière noire diffuse se concentrait rapidement en un vaste point central, entouré de nuages de matière noire plus diffus.
Du gaz s’est ensuite formé, se mêlant à la matière noire diffuse au centre, pour donner naissance à ce que les chercheurs ont appelé une étoile à bosons fermioniques, en référence aux deux types de matière qui se sont combinés pour former l’objet central. Cette étoile aurait été totalement différente de notre conception habituelle. Gigantesque — jusqu’à 10 000 années-lumière de diamètre — elle aurait été presque totalement invisible, hormis une faible lueur de gaz répartie à sa surface.
Les chercheurs ont toutefois noté que cela constituerait une représentation idéale d’un noyau galactique contenant une densité de matière ordinaire plus élevée, mais pas trop élevée, confirmant ainsi une prédiction clé du modèle de matière noire floue.
Début 2026, de nouvelles recherches ont révélé que le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée est en réalité un amas incroyablement massif mais compact de matière noire.
Des scientifiques affirment que cet amas de matière noire exercerait la même influence gravitationnelle que celle actuellement attribuée au trou noir supermassif de la Voie lactée, Sagittarius A* (Sgr A*). Ceci expliquerait notamment la danse stellaire intense et rapide qui se déroule au centre galactique, où les étoiles dites «S» orbitent autour du noyau compact de notre galaxie à des vitesses pouvant atteindre 67 millions de miles par heure (30 000 kilomètres par seconde). À titre de comparaison, cela représente environ 10% de la vitesse de la lumière. Selon les chercheurs, cet amas de matière noire expliquerait également les orbites des corps enveloppés de poussière, ou «sources G», situés au centre galactique. Les résultats de l’équipe ont été publiés le 5 février 2026 dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
Cependant, ce remplacement de la matière noire par un trou noir n’est possible que si la matière noire est composée de particules ultra-légères appartenant à la famille des fermions. Cela permettrait à l’amas dense au centre de la galaxie de former une structure cosmique compatible avec les caractéristiques observées du centre galactique.
L’équipe de recherche soutient que la matière noire fermionique est capable de former une structure composée d’un noyau ultra-dense et compact, d’une masse si colossale qu’il imite un trou noir supermassif d’une masse équivalente à 4,6 millions de masses solaires. Ce noyau serait entouré d’un vaste halo diffus s’étendant bien au-delà de la matière visible de la Voie lactée, tout en se comportant comme une entité unique. Une telle structure ne peut être reproduite par d’autres méthodes de synthèse de la matière noire.
«Nous ne nous contentons pas de remplacer le trou noir par un objet sombre; nous proposons que l’objet central supermassif et le halo de matière noire de la galaxie soient deux manifestations d’une même matière continue», a déclaré Carlos Argüelles, membre de l’équipe et chercheur à l’Instituto de Astrofísica de La Plata, dans un communiqué.
La théorie proposée par Argüelles et ses collègues repose en grande partie sur les observations réalisées par la mission de suivi des étoiles Gaia de l’Agence spatiale européenne, dont les résultats ont été publiés en juin 2022 dans le cadre de la troisième publication de données du projet.
Gaia a permis à l’équipe de cartographier avec précision la rotation et les orbites des étoiles et du gaz dans le halo externe de la Voie lactée, révélant un ralentissement de la courbe de rotation de notre galaxie: la décroissance képlérienne. L’équipe pense que cette décroissance peut s’expliquer par le halo externe diffus observé, un facteur important de leur modèle et qui, de nos jours, soutient le modèle fermionique de la matière noire.
Dans le modèle cosmologique standard, également connu sous le nom de modèle Lambda Cold Dark Matter (LCDM) (la meilleure description de l’Univers dont nous disposons), la matière noire est «froide», ce qui signifie que ses particules se déplacent à des vitesses nettement inférieures à celle de la lumière.
Cette image du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, un géant nommé Sagittarius A*, a été prise par le télescope Event Horizon le 12 mai 2022. Collaboration Event Horizon Telescope
La matière noire froide forme une longue queue de halo, qui peine à expliquer le ralentissement observé par Gaia. Le modèle fermionique, en revanche, prédit une queue de halo plus dense et plus compacte, ce qui pourrait conduire à une désintégration képlérienne. Il convient de noter que dans le modèle de Sgr A*, la matière noire au centre de la Voie lactée n’est pas liée au halo externe par une structure unique; cette queue est donc absente de ce modèle.
«C’est la première fois qu’un modèle de matière noire parvient à combiner avec succès ces échelles et orbites d’objets très différentes, y compris les données modernes sur la courbe de rotation et les étoiles centrales», a déclaré Argüelles.
Jusqu’ici tout va bien. L’hypothèse selon laquelle un amas de matière noire, plutôt qu’un trou noir, se trouverait au centre de notre galaxie semble tout à fait plausible. Cependant, un autre point important se pose concernant la masse de 4,6 millions de masses solaires: une image de Sgr A* prise par le télescope Event Horizon (EHT) et publiée en mai 2022. L’équipe affirme néanmoins que son modèle de matière noire fermionique peut l’expliquer.
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Avant d’entrer dans le détail de cette explication, il convient de s’interroger sur ce que nous voyons réellement lorsque nous regardons l’image EHT de ce que nous considérons tous aujourd’hui comme Sgr A*.
L’anneau doré lumineux sur cette image est en réalité de la matière surchauffée en orbite autour d’un objet tapi au cœur de la Voie lactée. Ce que nous voyons ici n’est pas un trou noir, ce qui est logique puisque les trous noirs sont entourés d’une surface piégeant la lumière appelée horizon des événements; nous ne pouvons donc pas observer directement Sgr A*. Cependant, nous pouvons distinguer l’ombre projetée par le trou noir.
Cependant, en 2024, des chercheurs ont démontré qu’un noyau dense de matière noire fermionique pouvait projeter une ombre similaire à celle observée sur l’image de l’EHT. Ce noyau serait invisible, à l’instar d’un trou noir, puisque la matière noire n’interagit pas avec la lumière.
«C’est un tournant décisif», a déclaré Valentina Crespi, chef d’équipe à l’Institut d’astrophysique de La Plata. «Notre modèle explique non seulement les orbites des étoiles et la rotation de la galaxie, mais il reproduit aussi la célèbre image de l’ombre d’un trou noir. Un noyau dense de matière noire peut imiter une ombre car il courbe fortement la lumière, créant une zone centrale sombre entourée d’un anneau lumineux.»
Bien que l’équipe ait effectué une comparaison statistique de son modèle de matière noire avec le modèle généralement accepté du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, et que le premier ait été capable de reproduire le comportement des étoiles S, des sources G, la structure de notre galaxie et l’ombre du trou noir, les chercheurs soulignent que cette théorie n’en est encore qu’à ses débuts.
Les recherches de l’équipe jettent les bases d’observations futures utilisant le Very Large Telescope (VLT) pour rechercher des anneaux de photons au centre de la Voie lactée, qui seraient présents dans Sgr A* mais absents si le corps central dominant de notre galaxie est un amas dense de matière noire.
Par ailleurs, après 50 ans de recherches, les astronomes ont enfin mis en évidence de puissants vents stellaires émanant de Sagittarius A* (Sgr A*), le trou noir supermassif situé au centre de notre galaxie. Cette découverte approfondit notre compréhension des processus physiques qui se déroulent aussi bien autour des trous noirs supermassifs qu’au centre de la Voie lactée.
Les scientifiques émettent depuis longtemps l’hypothèse que les trous noirs génèrent de l’énergie en consommant de la matière, ce qui repousse la matière environnante – un processus connu sous le nom de «vents de trous noirs». Cela s’applique même à Sgr A*, qui se nourrit de gaz et de poussière en quantités si infimes que pour un être humain, cela équivaut à consommer un grain de riz tous les millions d’années.
Le problème était que les scientifiques n’avaient pas été en mesure de recueillir de preuves de l’existence de vents de trous noirs traversant le cœur de la Voie lactée, laissant l’astronomie perplexe pendant environ un demi-siècle — jusqu’à maintenant.
Si un trou noir n’existe pas dans un vide parfait, il doit nécessairement émettre un vent. Or, le vide parfait n’existe pas dans l’Univers. Grâce à ces nouvelles observations, nous disposons pour la première fois d’une image suffisamment nette pour distinguer la signature de ce vent. Les résultats de l’équipe ont été publiés le 4 juin 2026 dans la revue The Astrophysical Journal Letters.
Les scientifiques savent depuis longtemps que les trous noirs en pleine croissance émettent de puissants flux de matière, tels que des jets et des vents. Ces vents se forment lorsque la matière qui tombe vers le trou noir accélère à une vitesse proche de celle de la lumière, créant une pression qui repousse la matière en chute libre. Ce phénomène a été observé dans les trous noirs qui consomment de la matière très rapidement, mais pas dans le cas de Sgr A*, faiblement alimenté. Sa faible consommation de matière et le fait qu’il soit caché à notre observation par le plan de la Voie lactée rendent difficile la détection de ce vent.
Lena Murcikova, collègue de Gorski à l’Université Northwestern et co-responsable de son équipe, a souligné que les scientifiques étaient les premiers à détecter du gaz moléculaire à proximité immédiate de Sgr A*, qui alimente un trou noir supermassif. Cela leur permet de conclure avec certitude que Sgr A* est similaire à d’autres trous noirs supermassifs.
«Le vent n’est pas puissant et sa direction change probablement avec le temps. Cela montre que notre trou noir n’est pas unique, et que notre place dans l’Univers ne l’est pas non plus», a ajouté Murchikova. «Pour observer notre propre trou noir, nous devons regarder à travers le plan de notre galaxie. Cela signifie que nous devons scruter à travers le gaz, la poussière et les structures ionisées, et ce n’est pas chose facile.»
Image composite du centre de la Voie lactée, obtenue en combinant des données radio du télescope ALMA et des données de rayons X du télescope Chandra. NASA/CXC/UMass/D. Wang et al. ; émission radio : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Longmore et al. Image de fond: ESO/D. Minniti et al.
Pour surmonter ces difficultés, l’équipe s’est appuyée sur cinq années d’observations approfondies du centre de la Voie lactée grâce à l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un réseau de 66 antennes situé dans le nord du Chili. Ces observations ont permis d’obtenir l’image la plus nette à ce jour d’un gaz moléculaire froid, s’étendant sur environ trois années-lumière, pour Sgr A*. Un aspect de ces observations qui a particulièrement frappé les scientifiques est la présence d’une cavité conique de trois années-lumière de long au sein de ce nuage de gaz froid. Ils ont émis l’hypothèse que cette cavité avait dû être creusée par du gaz plus chaud provenant du vent du trou noir balayant la région, soit en repoussant le gaz froid, soit en le réchauffant.
«Si l’on expulse de la matière chaude d’un trou noir, elle ne pourra pas coexister avec de la matière froide», explique Gorski. «Soit elle repoussera la matière froide, soit elle la réchauffera. Et si la température devient trop élevée, le gaz froid deviendra invisible.»
La région autour de Sgr A* est densément peuplée d’étoiles, et ces étoiles émettent également des vents stellaires, mais l’équipe estime que ces vents stellaires ne sont pas suffisants pour former une cavité aussi grande.
«Il s’agit d’un déficit de matière colossal. Nous avons calculé l’énergie nécessaire à la création de cette cavité. Elle dépasse largement ce que les étoiles de cette région pourraient fournir», explique Gorski. «En clair, une contribution du trou noir supermassif est indispensable. Et si l’on suit la forme du cône, on constate qu’il pointe directement vers le trou noir.»
Pour vérifier leurs résultats, les scientifiques se sont tournés vers les observations de la même région effectuées par le télescope spatial à rayons X Chandra de la NASA.
«Les affirmations exceptionnelles exigent des preuves exceptionnelles», a déclaré Gorski. «Nous voulions nous assurer qu’il ne s’agissait pas simplement d’un artefact d’imagerie. Et l’image radiographique de Chandra correspondait parfaitement. Les caractéristiques moléculaires correspondaient également.»
Images du centre de la Voie lactée obtenues par le réseau ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) et le télescope à rayons X Chandra. Rayons X: NASA/CXC/Northwestern University/M. Gorski; Radio: ESO/NAOJ/NRAO/ALMA; Imagerie: NASA/CXC/SAO/K. Arcand et P. Edmonds. NASA/Mass./D. Wang et al.
Cela a confirmé les résultats obtenus par ALMA, qui ont révélé une émission de rayons X provenant d’une région de la cavité dans le gaz froid.
Bien que les résultats de l’étude confirment que Sgr A* est extrêmement calme comparé aux trous noirs supermassifs situés dans les régions brillantes et turbulentes d’autres galaxies, appelées noyaux galactiques actifs (AGN), ce vent noir est loin d’être faible. En effet, les scientifiques estiment qu’il est actif depuis environ 20 000 ans.
En 2026, des scientifiques ont étudié un rayonnement de haute énergie connu sous le nom d’excès du centre galactique.
L’un des mystères les plus débattus de l’astronomie semble loin d’être résolu, car de nouvelles recherches n’excluent pas l’auto-annihilation de la matière noire comme source des rayons gamma émanant du centre de la Voie lactée. Ce rayonnement de haute énergie, connu sous le nom d’excès du centre galactique, est une émission sphérique de rayons gamma s’étendant sur des milliers d’années-lumière depuis le centre de notre galaxie et qui intrigue les chercheurs depuis plus d’une décennie.
Plusieurs explications ont été proposées pour expliquer l’excès de particules au centre de la Galaxie, notamment l’existence d’une population d’étoiles à neutrons en rotation rapide appelées pulsars. Cependant, l’une des plus courantes est celle d’un type spécifique de particule de matière noire. La matière noire est une substance mystérieuse qui constitue 85% de la matière de l’Univers. Elle est pratiquement invisible car elle n’interagit ni avec la lumière ni avec la matière « ordinaire », composée d’atomes. Ce fait a conduit à l’élaboration de nombreux candidats potentiels pour les particules de matière noire, dont certains s’auto-annihilent. Ce phénomène est similaire à ce qui se produit lorsqu’un électron rencontre son antiparticule, un positron : ils s’annihilent mutuellement, libérant de l’énergie dans l’espace.
Dans le cas de l’auto-annihilation de la matière noire, ces particules sont leurs propres antiparticules ; autrement dit, lorsqu’elles interagissent, elles s’annihilent et libèrent de l’énergie sous forme de rayons gamma. La matière noire étant cinq fois plus massive que la matière ordinaire, on pourrait s’attendre à ce que cette annihilation se produise constamment, emplissant le cosmos de rayons gamma. Cependant, dans ce modèle, la matière noire interagit rarement avec elle-même. Ainsi, l’annihilation de la matière noire n’intervient que lorsque cette substance mystérieuse est fortement concentrée dans une région comme le cœur d’une galaxie. Les résultats de cette recherche ont été publiés le 5 février 2026 dans la revue Physical Review Letters.
«L’interprétation du signal est particulièrement complexe car le centre galactique est une région de rayons gamma exceptionnellement brillante et densément peuplée», a déclaré Florian List, membre de l’équipe de recherche et chercheur à l’Université de Vienne, dans un communiqué.
Pour déterminer si l’annihilation de la matière noire pouvait effectivement expliquer l’excès de rayons gamma au centre galactique, List et ses collègues ont eu recours à l’apprentissage automatique, entraîné sur plus d’un million d’observations simulées de rayons gamma. Des approches similaires antérieures avaient suggéré que des sources lumineuses relativement brillantes et non résolues pourraient être à l’origine de cet excès de rayons gamma. Cependant, cette nouvelle étude a révélé que ces sources ponctuelles, y compris les pulsars, seraient extrêmement faibles, ce qui est une bonne nouvelle pour les scientifiques qui privilégient l’annihilation de la matière noire comme cause de ces rayons gamma.
En effet, alors que des études antérieures suggéraient que quelques centaines de pulsars suffisaient à expliquer l’excès de pulsars au centre galactique, ces résultats indiquent que la population de pulsars au centre de la Voie lactée doit être supérieure à 35 000.
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«Notre nouvelle analyse montre que les sources doivent être si faibles qu’elles sont pratiquement indiscernables du rayonnement attendu de l’annihilation de la matière noire», a déclaré Nick Rodd, membre de l’équipe de recherche et scientifique au Laboratoire national Lawrence Berkeley.
Bien que cette étude puisse laisser la matière noire comme explication possible, elle est loin de confirmer l’annihilation de cette substance mystérieuse comme source du rayonnement excédentaire au centre galactique. «L’origine de ce rayonnement excédentaire est l’un des débats les plus anciens en astrophysique», a déclaré List. «Nos travaux ne démontrent pas que la matière noire soit responsable de ce signal. Cependant, ils suggèrent qu’il est trop tôt pour exclure cette possibilité.»
Au milieu de l’année 2025, le télescope Gaia a détecté une énorme onde dans notre galaxie.
Notre galaxie, la Voie lactée, est en perpétuel mouvement: elle tourne et oscille. Or, des données recueillies par le télescope spatial Gaia de l’Agence spatiale européenne révèlent qu’une onde géante émane également du centre de notre galaxie.
On sait depuis une centaine d’années que les étoiles de la Voie lactée orbitent autour de son centre, et le télescope Gaia a mesuré leurs vitesses et leurs mouvements. Depuis les années 1950, on sait que le disque de la Voie lactée est déformé. Puis, en 2020, Gaia a découvert que ce disque oscille au fil du temps, à la manière d’une toupie. L’article d’E. Poggio et ses co-auteurs, intitulé «La Grande Vague: Preuves de corrugations verticales à grande échelle se propageant vers l’extérieur dans le disque galactique», a été publié dans la revue scientifique Astronomy and Astrophysics.
Il est désormais clair qu’une onde massive anime les étoiles de notre galaxie à des distances de plusieurs dizaines de milliers d’années-lumière du Soleil. Telle une pierre jetée dans un étang et provoquant des ondulations, cette onde galactique d’étoiles englobe une partie importante du disque externe de la Voie lactée.
Le disque galactique déformé de la Voie lactée oscille comme une toupie. ESA
L’image révèle des ondulations galactiques inattendues. La position de milliers d’étoiles brillantes est représentée en rouge et en bleu, superposée aux cartes de la Voie lactée fournies par Gaia.
L’image de gauche montre notre galaxie vue de dessus. L’image de droite présente une coupe verticale de la galaxie, révélant l’onde vue de côté. Cette perspective montre que le côté gauche de la galaxie est incurvé vers le haut, tandis que le côté droit est incurvé vers le bas (en raison de la déformation du disque). L’onde nouvellement découverte est indiquée en rouge et bleu : dans les zones rouges, les étoiles se situent au-dessus du disque déformé de la galaxie, et dans les zones bleues, elles se situent en dessous.
Même si aucun vaisseau spatial n’était jamais capable de quitter notre galaxie, l’image d’une précision unique obtenue par le satellite Gaia – dans les trois directions spatiales (3D) et à trois vitesses (mouvement vers nous, s’éloignant de nous et horizontalement) – permet aux scientifiques de créer ces cartes de haut en bas et de gauche à droite.
Ces données montrent que l’onde s’étend sur une vaste partie du disque galactique, affectant des étoiles situées à une distance d’au moins 30 à 65 mille années-lumière du centre de la galaxie (à titre de comparaison, le diamètre de la Voie lactée est d’environ 100 mille années-lumière).
La Grande Vague de la Voie lactée en mouvement ESA
«Ce qui rend cela encore plus fascinant, c’est notre capacité, grâce à Gaia, à mesurer également le mouvement des étoiles à l’intérieur du disque galactique», explique Eloisa Poggio, astronome à l’Institut national d’astrophysique (INAF) en Italie, qui a dirigé l’équipe ayant découvert l’onde.
«Ce qui est intéressant, ce n’est pas seulement la manifestation visuelle de la structure ondulatoire dans l’espace tridimensionnel, mais aussi son comportement ondulatoire lorsqu’on analyse le mouvement des étoiles à l’intérieur de celle-ci.»
Sur l’image de la Voie lactée, les mouvements des étoiles sont indiqués par des flèches blanches. On constate que le motif ondulé des mouvements verticaux (représenté par les flèches) est légèrement décalé horizontalement par rapport au motif ondulé formé par les positions verticales des étoiles (indiqué par les couleurs rouge/bleu).
«Le comportement observé correspond à ce que l’on attendrait d’une vague», explique Eloise.
Imaginez une «vague» créée par une foule dans un stade. Sachant que les échelles de temps galactiques sont bien plus longues que les nôtres, imaginez cette «vague» figée dans le temps, à l’instar de la Voie lactée que nous observons. Certaines personnes seront debout, d’autres viendront de s’asseoir (au passage de la vague), et d’autres encore s’apprêteront à se lever (à l’approche de la vague).
Dans cette analogie, les personnes debout correspondent aux zones rouges sur nos cartes, photographiées de face et de profil. Et si l’on considère le mouvement, les personnes dont les déplacements verticaux positifs sont les plus importants (représentés par les plus grandes flèches blanches pointant vers le haut) sont celles qui commencent tout juste à se lever, en amont de la vague qui approche.
Illustration d’une immense vague de la Voie lactée. ESA
Eloise et ses collègues ont pu suivre ce mouvement remarquable en étudiant les positions et les mouvements précis de jeunes étoiles géantes et de céphéides. Ce sont des étoiles dont la luminosité varie de façon prévisible, observables à grande distance grâce à des télescopes comme Gaia.
Puisque les jeunes étoiles géantes et les céphéides se déplacent au rythme de l’onde, les scientifiques pensent que le gaz du disque pourrait également être impliqué dans ces ondulations à grande échelle. Il est possible que les jeunes étoiles conservent une trace de l’information ondulatoire provenant du gaz même dont elles sont issues.
Les scientifiques ignorent l’origine de ces vibrations galactiques. Une collision passée avec une galaxie naine est une explication possible, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires.
Cette immense vague pourrait également être liée à un mouvement ondulatoire plus petit observé à 500 années-lumière du Soleil et s’étendant sur plus de 9 000 années-lumière, appelé vague de Radcliffe.
«Cependant, l’onde de Radcliffe est un filament beaucoup plus petit et se situe dans une autre partie du disque galactique que l’onde étudiée dans nos travaux (beaucoup plus près du Soleil que l’onde plus grande). Ces deux ondes sont peut-être liées, ou non. C’est pourquoi nous souhaitons poursuivre les recherches», ajoute Eloise.
«La quatrième publication de données Gaia, à venir, comprendra des coordonnées et des mouvements encore plus précis des étoiles de la Voie lactée, notamment des étoiles variables comme les Céphéides. Cela permettra aux scientifiques de créer des cartes encore plus précises et ainsi d’améliorer notre compréhension de ces caractéristiques de notre galaxie», explique Johannes Zahlmann, responsable scientifique du projet Gaia à l’ESA.
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