Une révolution pour l’astronomie : des scientifiques pensent avoir découvert la composition de la matière noire

Des particules tenant dans une main via Shutterstock

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La matière noire compose jusqu’à cinq sixièmes de la matière totale de l’Univers, mais en est aussi un des composants les plus méconnus. Pourtant, l’astronomie a sans doute franchi une étape cruciale grâce à une nouvelle théorie scientifique qui a peut-être percé à jour l’un des mystères de la matière noire. SooCurious vous présente ces travaux novateurs.

Les bras spiraux galactiques réunissent des milliards d’étoiles. Et à la vitesse à laquelle ils tournent, ces gigantesques objets célestes devraient se disloquer à travers l’espace, mais restent pourtant unis en un ensemble assez compact. Ainsi, en tenant compte de l’effet de la gravité, les scientifiques en ont conclu que ces régions galactiques devaient être maintenues par une force de liaison supplémentaire. La matière noire, justement, semble être cette force supplémentaire, celle qui permet aux galaxies de rester unies.

 

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Une galaxie en spirale

La matière noire est souvent supposée être composée de particules ayant la même masse que le proton mais interagissant de manière très faible avec la matière ordinaire, comme le fait un neutrino. Plusieurs types de particules ont ainsi été proposées comme étant celles de la matière noire. Ce fut notamment le cas des WIMP, pour Weakly Interacting Massive Particules, une classe de particules insaisissables qui feraient 100 fois la masse d’un proton et auraient été forgées lors du Big Bang. Mais le fait qu’elles interagissent faiblement avec la matière ordinaire implique qu’elles sont très difficilement détectables pour les scientifiques. D’ailleurs, jusqu’à présent, elles n’ont jamais pu être observées, pas plus que les chercheurs n’ont pu confirmer qu’il s’agissait bien de matière noire.

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Désormais, une étude novatrice qui utilise un nouveau modèle mathématique suggère que les particules de matière noire ne sont pas réellement des WIMP, mais quelque chose de plus exotique. En réalité, elles pourraient moins être en mesure d’interagir avec leur environnement qu’un neutrino mais chaque particule aurait une masse individuelle d’un milliard de fois plus élevée que celle d’un proton, s’approchant grandement de la masse d’une cellule humaine moyenne. De ce fait, en conservant des proportions subatomiques tout en présentant une masse très importante, ces particules seraient « presque aussi denses qu’une particule peut l’être avant de devenir un trou noir » selon McCullen Sandora, chercheur postdoctoral à l’université du Danemark du Sud.

Le Big Bang via Shutterstock

Dans ce modèle appelé PIDM, pour Planckian Interacting Dark Matter, ces particules incroyablement denses pourraient être détectées dans la rémanence du Big Bang. Car après cet évènement fondateur de l’Univers, se produisit une période appelée « inflation », un moment d’intense expansion qui projeta la matière de manière plus ou moins égale dans le cosmos.

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Au cours de l’inflation, l’Univers refroidit considérablement avant de se réchauffer à la fin de cette colossale expansion. Selon les auteurs de l’étude, les nouvelles particules PIDM se seraient formées à ce moment-là. Dans ce cas, la naissance de ces particules très lourdes aurait laissé une signature dans le fond diffus cosmique, théoriquement détectable par certains instruments à disposition des astronomes.

 

Le satellite Planck a permis d’établir une carte du fond diffus cosmique

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Cette nouvelle théorie sur l’identité réelle des particules de la matière noire est peut-être sur le point de révolutionner l’astronomie. Et même si elle reste pour le moment une simple hypothèse, elle semble indiquer que les scientifiques s’approchent peu à peu de la résolution de ce mystère. Si le cosmos vous intéresse, découvrez également 21 faits sur l’espace qui vous feront réaliser l’insignifiance de l’Homme.