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Une vue d'artiste du satellite Integral observant un noyau actif de galaxie et ses jets de matière. Crédit : Esa
Anne-Christine Davis est professeur de physique théorique au célèbre Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics (DAMTP) de l'université de Cambridge que Stephen HawkingStephen Hawking va partiellement quitter pour rejoindre le Perimeter Institute. Avec ses collègues, elle vient de faire une constatation troublante.
En astrophysique, il existe une série de relations que l'on appelle des fonctions de luminositéluminosité. Elles relient par exemple la luminosité d'une étoile à sa masse, celle d'une galaxie spirale à la vitesse de rotationvitesse de rotation maximale des étoiles en orbiteorbite autour de son bulbe ou encore la luminosité d'un amas globulaireamas globulaire à sa masse. En général, il faut spécifier de quelle luminosité on parle car elle n'est pas la même selon que l'on considère une certaine bande de longueurs d'ondelongueurs d'onde ou la luminosité totale.
Remarquablement, mais cela n'est au fond guère étonnant, il existe des relations entre les fonctions de luminosité pour un même objet à différentes longueurs d'onde. En fait, ces distributions ne sont pas des relations exactes et ne portent que sur des populations d'objets qui, même appartenant à une même famille, diffèrent entre eux et ne sont pas placés dans un même environnement. En moyenne, on peut s'attendre à l'apparition de distributions gaussiennes mais cela n'est pas une obligation car la physique mise en jeu peut poser des contraintes.
Des photons déguisés pendant la traversée des cœurs galactiques
Or, dans le cas des noyaux actifs de galaxiesnoyaux actifs de galaxies (AGN), on sait qu'il peut régner de forts champs magnétiqueschamps magnétiques. Récemment, on a proposé que l'existence d'une particule ressemblant à l'axionaxion de la QCDQCD pourrait expliquer la propagation à des distances anormalement grandes des photonsphotons gamma de hautes énergiesénergies. En se convertissant partiellement en ces particules se couplant très faiblement, au moment où ils pénètrent dans les champs magnétiques des AGN, ces photons gamma pourraient traverser de longues distances sans se convertir en paires de positronpositron-électronélectron en interagissant avec les photons du fond diffus cosmologiquefond diffus cosmologique. Les particules ressemblant à l'axion redeviendraient des photons gamma en pénétrant dans le champ magnétique de notre Galaxie.
Cet effet de conversion est susceptible de changer la forme des relations entre les fonctions de luminosité des AGN à des longueurs d'onde gamma, X, du proche infrarougeinfrarouge et radio. Surprise ! C'est exactement ce qui semble se passer d'après les chercheurs !
Ils ne manquent pas d'ailleurs de faire le lien avec une autre particule ressemblant à l'axion et postulée récemment pour expliquer l'énergie noireénergie noire : la particule caméléon.
En fait, ces deux types de particules, qui ne peuvent expliquer ni la matière noirematière noire ni le problème de la violation de l'invariance CP contrairement à l'axion de la QCD, pourraient être distingués au niveau de la polarisation des rayons Xrayons X émis par les AGN. Malheureusement, on ne dispose pas pour le moment d'instruments capables de le faire mais cela pourrait changer à l'avenir.
En attendant, c'est une indication de plus que le modèle des particules ressemblant à l'axion proposée récemment par Malcolm Fairbairn pourrait bien être autre chose qu'une spéculation de théoriciens.
