Comme beaucoup de galaxies, la Voie Lactée comporte en son cœur un trou noir supermassif, nommé Sagittarius A.. Sa masse es t estimée à 4 millions de fois celle du Soleil. Il exerce une attraction gravitationnelle considérable sur les étoiles environnantes, dites étoiles de type S, les faisant évoluer à des vitesses vertigineuses.
Ce qui rend ces étoiles encore plus mystérieuses, c’est leur comportement inhabituel et leur jeunesse apparente, surtout dans une région de la galaxie où l’on s’attendrait à ce qu’elles soient plus âgées. Ces objets situés à environ une année-lumière du centre galactique semblent ainsi contredire les lois stellaires habituelles.
Pour expliquer cette énigme, des astronomes formulent une hypothèse déroutante. Normalement, les étoiles brillent en brûlant de l’hydrogène par fusion nucléaire, un processus qui produit de l’hélium ainsi que l’énergie nécessaire pour contrebalancer leur propre gravité.
Selon eux, ces étoiles dites de type S semblent tirer leur énergie d’une source différente : l’annihilation de la matière noire. Ce phénomène exotique, où des particules de matière noire et d’antimatière noire s’annihilent pour produire de l’énergie, pourrait alors prolonger leur période d’activité, éloignant ainsi ces étoiles de la séquence principale du diagramme de Hertzsprung-Russ:
En d’autres termes, les étoiles de l’amas S ne suivraient pas la voie habituelle de l’évolution stellaire, où la fusion nucléaire de l’hydrogène en hélium est la principale source d’énergie. Au lieu de cela, leur jeunesse apparente et leur comportement inhabituel pourraient être expliqués par leur dépendance à la matière noire comme source d’énergie, contournant ainsi les processus stellaires conventionnels.
Cette idée est soutenue par une nouvelle étude appuyée par des simulations informatiques. Les modèles des chercheurs montrent en effet que dans les régions où la matière noire est dense, les étoiles peuvent effectivement maintenir leur équilibre en brûlant moins ou pas du tout d’hydrogène, grâce à l’énergie fournie par la matière noire.
Les futurs télescopes pourraient permettre d’observer cette région avec une résolution inédite, ce qui confirmerait ainsi la théorie de l’alimentation des étoiles par la matière noire. Cette avancée pourrait alors nous rapprocher de la résolution de certains des mystères les plus profonds de l’Univers, et nous aider à mieux comprendre sa nature et son rôle dans la formation et l’évolution des galaxies
Référence
Astrophysics > High Energy Astrophysical Phenomena
[Submitted on 20 May 2024]
Dark Branches of Immortal Stars at the Galactic Center
Isabelle John, Rebecca K. Leane, Tim Linden
We show that stars in the inner parsec of the Milky Way can be significantly affected by dark matter annihilation, producing population-level effects that are visible in a Hertzsprung-Russell (HR) diagram. We establish the dark HR diagram, where stars lie on a new stable dark main sequence with similar luminosities, but lower temperatures, than the standard main sequence. The dark matter density in these stars continuously replenishes, granting these stars immortality and solving multiple stellar anomalies. Upcoming telescopes could detect the dark main sequence, offering a new dark matter discovery avenue.
| Comments: | 6 pages, 3 figures. Appendix adds 2 pages, 1 figure |
| Subjects: | High Energy Astrophysical Phenomena (astro-ph.HE); Solar and Stellar Astrophysics (astro-ph.SR); High Energy Physics – Phenomenology (hep-ph) |
| Report number: | SLAC-PUB-17770 |
| Cite as: | arXiv:2405.12267 [astro-ph.HE] |
| (or arXiv:2405.12267v1 [astro-ph.HE] for this version) |
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