Un signal vieux de 13 milliards d’années pourrait révéler la vraie nature de la matière noire depuis la face cachée de la Lune

Et si le mystère de la matière noire, cette étrange substance qui compose 80 % de la matière de l’Univers, trouvait sa réponse dans un murmure radio vétuste, vieux de 13 milliards d’années ? Un écho venu des âges sombres, inaccessible depuis la Terre, mais que des radiotélescopes lunaires pourraient enfin capter.

Ce signal fossile, faible mais précieux, pourrait révéler si la matière noire est froide ou chaude, changeant ainsi notre compréhension du cosmos.

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Un signal radio de 21 cm, vestige des âges sombres, livre les secrets de l’Univers primitif

Ce que j’aime dans les mystères cosmologiques, c’est ce parfum de vertige. Imaginez : un signal radio vieux de 13 milliards d’années, perdu dans le souffle du Big Bang, pourrait contenir la clef d’un des plus grands débats scientifiques contemporains. Ce signal, c’est une onde radio de 21 centimètres, émise par l’hydrogène neutre peu après la naissance de l’Univers, durant les fameux âges sombres.

À cette époque, aucune étoile, aucun quasar ne brillait encore. L’Univers était un vaste brouillard d’hydrogène, où la matière commençait doucement à s’organiser. Et ce gaz à peine structurant a laissé une trace : un signal radio fossile, déformé par l’expansion cosmique, mais toujours présent dans le bruit de fond de l’espace.

Froide ou chaude ? La matière noire laisse une empreinte mesurable dans ce signal antique

Voici donc la grande question : de quoi est faite la matière noire ? Depuis Fritz Zwicky et ses galaxies tournant trop vite, on sait qu’une masse invisible agit dans l’ombre. Mais sa nature ? Toujours inconnue.

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Deux camps s’affrontent : la matière noire froide, faite de particules lourdes et lentes, capable de former des structures denses comme les galaxies naines ; ou bien chaude, constituée de particules légères et rapides, qui lissent les fluctuations.

C’est pourquoi le chercheur japonais Hyunbae Park et son équipe ont modélisé avec une précision stupéfiante l’effet de ces deux scénarios sur le fameux signal de 21 cm. Leur découverte ? Ces théories laissent des signatures distinctes dans la texture du signal radio primordial. On peut donc, en théorie, trancher le débat – si l’on parvient à capter ce murmure cosmique.

Le signal est trop faible et parasité sur Terre : seule la face cachée de la Lune est assez silencieuse

Cependant, problème : ce signal est d’une faiblesse extrême, de l’ordre du millikelvin, sur des fréquences basses (autour de 50 MHz). Or, sur Terre, ces fréquences sont écrasées par nos propres émissions électromagnétiques (radio, TV, etc.) et bloquées par l’ionosphère.

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Mais heureusement, il existe un lieu protégé : la face cachée de la Lune. Aucun relais radio terrestre, aucune perturbation à l’horizon. Un calme absolu. Le rêve pour les astrophysiciens.

C’est pourquoi des projets comme Tsukuyomi, de l’agence spatiale japonaise JAXA, prévoient d’y installer des radiotéléscopes ultrasensibles dans les décennies à venir. Leur objectif ? Détecter le signal des âges sombres et, peut-être, révéler la véritable nature de la matière noire.

Cette expérience lunaire pourrait résoudre une des plus grandes énigmes de la physique moderne

Si cette détection réussit, elle ouvrira un accès direct à un Univers vierge, inexploré, où l’on pourra observer la formation des premières structures cosmiques. Mieux encore : on pourra comparer ces observations aux simulations, et valider l’une ou l’autre des théories de la matière noire.

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Ce serait une avancée spectaculaire. Non seulement pour la cosmologie, mais aussi pour toute la physique fondamentale. Une manière, finalement, de réconcilier le ciel profond et nos questions les plus terrestres.