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L’une des étoiles les plus proches de la Terre est peut-être une usine de matière noire

Au fond de son ventre brûlant, l’étoile rouge géante Bételgeuse pourrait produire des tonnes de particules de matière noire hypothétiques appelées axions qui, si elles existent, émettraient un signal révélateur. Une recherche récente pour une émission aussi alléchante s’est révélée vide, mais aide les physiciens à placer de nouvelles limites sur les propriétés de l’axion putatif.

Apparaissant comme un point rouge vif dans la constellation d’Orion, Bételgeuse est une étoile bien étudiée. Il est cosmologiquement proche, étant à seulement 520 années-lumière de Terre, et a fait les gros titres l’année dernière quand il a commencé à s’assombrir mystérieusement, ce qui a amené certains chercheurs à croire qu’il pourrait se préparer à exploser en tant que supernova.

Parce que c’est une étoile si grande et si chaude, Bételgeuse pourrait également être un endroit idéal pour trouver des axions, disent les scientifiques. Ces particules conjecturées pourraient avoir peut-être un millionième ou même un milliardième de la masse d’un électron et sont des candidats idéaux pour constituer matière noire, la substance mystérieuse l’emportant largement sur la matière ordinaire dans l’univers mais dont la nature est encore largement indéterminée.

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En tant que matière noire, les axions ne devraient pas interagir beaucoup avec les particules lumineuses, mais selon certaines théories, il y a une faible probabilité que les photons, ou particules légères, puissent se convertir d’avant en arrière en axions en présence d’un champ magnétique puissant, Mengjiao Xiao , un physicien du Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge, a déclaré à 45Secondes.fr.

Le noyau thermonucléaire d’une étoile est un bon endroit pour trouver de grandes quantités de photons et magnétisme, et Bételgeuse, qui a 20 fois la masse du soleil, pourrait vraisemblablement être «ce que nous appelons une usine d’axions», a-t-il dit.

Si des axions sont produits dans cet environnement extrême, ils devraient pouvoir s’échapper vers l’extérieur et couler vers la Terre en grand nombre. En interagissant avec le champ magnétique naturel de la galaxie de la Voie lactée, ces axions pourraient être reconvertis en photons dans la partie rayons X du spectre électromagnétique, a déclaré Xiao.

En tant qu’étoile âgée, Betelgeuse est à un stade de sa vie où elle ne devrait pas émettre beaucoup de rayons X, a-t-il ajouté, de sorte que tout rayonnement de ce type détecté pourrait indiquer la présence d’axions.

Xiao et ses collègues ont utilisé le réseau de télescopes spectroscopiques nucléaires (NuSTAR) de la NASA pour rechercher une signature de rayons X provenant de Bételgeuse, bien qu’ils n’aient rien vu au-delà de ce qui était attendu des processus astrophysiques ordinaires tels que la petite quantité de rayons X qui Betegeuse fait. Leurs conclusions, que Xiao présentera le 20 avril à la Réunion d’avril de l’American Physical Society, suggèrent que les photons et les axions sont au moins trois fois moins susceptibles d’interagir qu’on ne le croyait auparavant.

Parce que les environnements stellaires sont beaucoup plus bruyants que les conditions trouvées dans un laboratoire, faire des recherches comme celle-ci est difficile, a déclaré Joshua Foster, un physicien du MIT qui n’a pas été impliqué dans le travail mais qui a fait partie d’un effort de recherche d’axions. venant des amas d’étoiles près du centre de notre galaxie. Mais l’équipe a travaillé dur pour quantifier leurs incertitudes et a aidé à imposer de nouvelles contraintes sur les propriétés potentielles de l’axion, a déclaré Foster à 45Secondes.fr.

Même si les chercheurs voyaient des rayons X inattendus provenant d’une étoile, cela n’indiquerait pas nécessairement que les axions sont réels. Les scientifiques devraient encore exclure de nombreuses explications non liées à la matière noire pour le signal avant de se tourner vers une nouvelle physique, a déclaré Foster.

Mais il est possible que les axions, s’ils devaient un jour être trouvés, pourraient aider les astronomes à mieux comprendre Bételgeuse, a déclaré Xiao. Si les propriétés des particules étaient connues, les télescopes entraînés sur Bételgeuse pourraient enfin capter leur signal, donnant un aperçu des processus se déroulant dans son ventre et permettant aux chercheurs de calculer quand il explosera réellement, a-t-il ajouté.

Publié à l’origine le Science en direct.

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