La constellation de la Couronne australe abrite une minuscule étoile nommée RX J1856. Son diamètre n'est que de 12 kilomètres, mais elle est des centaines de fois plus chaude que le Soleil. Flottant dans l'obscurité, l'étoile émet une faible lueur de rayons X — et soudain, les télescopes détectent un excès de lumière. Comme si quelqu'un d'invisible soufflait une bouffée supplémentaire de rayons. Les physiciens soupçonnent qu'il s'agit de l'« ombre » des axions (des particules invisibles) qui naissent dans les profondeurs et se transforment en lumière.
L'idée de l'axion est née en 1977, lorsque Helen Quinn et ses collègues cherchaient une solution à une énigme du modèle standard (la théorie fondamentale des particules). Plus tard, Frank Wilczek et Steven Weinberg ont compris qu'il en découlait l'existence d'une particule légère et invisible. Elle interagit à peine avec la matière, ce qui lui permet de s'échapper facilement du cœur de l'étoile à travers un matériau ultra-dense. Mais une fois dans le champ magnétique extrêmement puissant — la magnétosphère de l'étoile —, l'axion peut se transformer en photon X (une particule de lumière). Ainsi, le souffle invisible devient visible — comme un murmure qui se change en cri.
Les scientifiques ont recréé ce processus dans une simulation numérique. Pour un axion ordinaire (théorie KSVZ), le flux de rayons X au niveau de la Terre s'est révélé mille fois plus faible que celui mesuré. Ils ont alors pris une autre version — avec un couplage renforcé de l'axion avec les photons. Le flux correspondait presque, mais lorsqu'ils ont examiné le spectre (la répartition de la lumière selon les énergies, comme les couleurs de l'arc-en-ciel), le modèle ne tombait pas sur les bonnes teintes. Dans le domaine mou, il manquait de la lumière ; dans le domaine dur, il y en avait en trop.
Le souffle fantôme de l'étoile ne sonne pas comme prévu : le volume est là, mais le timbre n'y est pas. L'énigme n'est pas résolue, mais on sait désormais où chercher la réponse — dans les subtilités de la transformation des particules dans la magnétosphère. Les futurs télescopes pourront peut-être capter la mélodie exacte de cette « respiration » et la relier à la nature de la matière noire (la masse invisible qui imprègne l'Univers).
RX J1856 fait partie de la « Magnifique Sept » : sept étoiles naines découvertes près de nous. Elles brillent en rayons X comme des phares solitaires dans la nuit cosmique.