Aller au contenu principal
La matière noire, un mystère cosmique qui a longtemps défié la compréhension scientifique, pourrait être sur le point d’être mieux comprise grâce à une nouvelle théorie révolutionnaire. Cette approche propose une vision de la matière noire, suggérant qu’elle pourrait être composée de particules interagissant fortement via une « force obscure ». Cette hypothèse, si elle est confirmée, pourrait résoudre deux grandes énigmes cosmiques liées aux densités des halos de matière noire entourant les galaxies.
La théorie de la « force obscure »
Jusqu’à présent, la matière noire était envisagée comme un ensemble de particules massives et lentes, interagissant peu entre elles, dans le cadre des modèles de matière noire froide. Cependant, cette conception peine à expliquer les densités extrêmes observées dans les halos de matière noire entourant les galaxies. Ces halos, détectés grâce à l’effet de lentille gravitationnelle, présentent des variations de densité qui défient les explications actuelles.
La nouvelle théorie, proposée par Hai-Bo Yu de l’université de Californie, Riverside, et son équipe, suggère l’existence d’une « force obscure » facilitant des interactions fortes entre les particules de matière noire. Cette approche innovante envisage la matière noire non pas comme une entité passive, mais comme un ensemble de particules dynamiques, interagissant activement via cette force inconnue.
Cette nouvelle approche pourrait expliquer les variations de densité observées dans les halos de matière noire, notamment les densités anormalement élevées ou faibles qui défient l’explication par la théorie de la matière noire froide.
Les mystères des halos de matière noire
La matière noire, bien qu’invisible et insaisissable, joue un rôle crucial dans la compréhension de l’Univers. Constituant environ 85 % de toute la matière, elle ne réagit pas avec la lumière, la rendant invisible aux méthodes d’observation traditionnelles. Sa présence est déduite de son interaction gravitationnelle avec la matière visible et la lumière. Les astronomes utilisent l’effet de lentille gravitationnelle, où la lumière de sources d’arrière-plan est déviée en passant près de ces halos de matière noire, pour étudier ces phénomènes.
Deux observations majeures ont mis en lumière les limites de la théorie de la matière noire froide. La première concerne un halo de matière noire à haute densité autour d’une galaxie elliptique massive, détecté grâce à un fort effet de lentille gravitationnelle. La seconde observation porte sur les halos de matière noire des galaxies ultra-diffuses, qui présentent des densités extrêmement faibles.
Ces phénomènes ne s’alignent pas avec les prédictions de la matière noire froide, suggérant la nécessité d’une nouvelle théorie pour les expliquer. Les observations suggèrent que la matière noire ne peut pas être simplement constituée de conglomérats invisibles de matière baryonique – composée d’électrons, de protons et de neutrons.
L’utilisation de l’intelligence artificielle
Pour étayer leur théorie, l’équipe de Yu a utilisé des simulations cosmiques de haute résolution, intégrant des interactions fortes entre les particules de matière noire. Ces simulations, basées sur des observations astronomiques réelles, ont été renforcées par l’utilisation de l’intelligence artificielle. Cette approche a permis de modéliser le transfert de chaleur dans les halos et de prédire une diversité de densités en fonction de leur histoire cosmique et de leur environnement.
La nouvelle théorie propose que les interactions au sein de la matière noire auto-interagissante (SIDM) se fassent via une « force obscure », parallèle aux interactions des particules baryoniques via les forces électromagnétiques et nucléaires.
Cette recherche souligne le potentiel immense de l’intelligence artificielle dans l’analyse des données astronomiques, de plus en plus précises grâce aux avancées technologiques. Les résultats de cette étude, publiés dans The Astrophysical Journal Letters, ouvrent la voie à de nouvelles explorations dans ce domaine prometteur. Avec l’arrivée de nouvelles générations de télescopes, comme le télescope spatial James-Webb et le futur observatoire Rubin, les chercheurs espèrent que leur travail encouragera d’autres études dans ce domaine de recherche en pleine expansion.