LIGO aurait découvert la matière noire lors d'un accident

Lorsque des scientifiques de l'observatoire gravitationnel à ondes interférométriques au laser (LIGO) ont découvert des ondes gravitationnelles en février, cela marquait la fin d'une longue recherche de quelque chose dont les physiciens savaient l'existence, mais ne parvenait pas à l'identifier.

Peut-être avons-nous découvert un joyau rare avec cette découverte et avons tué par inadvertance deux oiseaux âgés de 100 ans. Un nouvel article rédigé par des physiciens de l’Université Johns Hopkins et publié dans Lettres d'examen physique cherche à savoir si la fusion de trous noirs ayant produit des ondes gravitationnelles et observée par LIGO contenait également un signal confirmant l’existence de matière noire.

La matière noire, supposée pour la première fois en 1922, représente 85% de toute la matière de l'univers. Mais contrairement à la matière ordinaire, les scientifiques n'ont jamais été capables de l'observer et de le mesurer. Nous savons que cela existe, car nous avons vu des choses étranges se produire dans l’univers qui ne pourraient être que le résultat d’une accumulation massive de matière créant un effet gravitationnel. Malheureusement, il reste caché - et les scientifiques ont passé presque un siècle à le chercher, mais en vain.

En février, les scientifiques ont utilisé une paire d'interféromètres pour observer les signaux extrêmement faibles - les chants - qui résultent des ondes gravitationnelles (essentiellement des ondulations dans l'espace-temps produites par des événements à haute énergie). Dans ce cas, il s’agissait de deux trous noirs - chacun environ 30 fois plus massifs que notre soleil - s’entrechoquant à 1,3 milliard d’années-lumière de la Terre. Cette collision a libéré 5,3 × 10 ^ 47 joules d'énergie.

L'équipe de recherche de la JHU a commencé à se demander si le signal LIGO contenait également quelque chose de plus - quelque chose lié à la matière noire. L’enquête est centrée sur ce que l’on appelle les «trous noirs primordiaux» (PBH) - une hypothétique hypothèse posée pour la première fois par Stephen Hawking en 1971, suggérant que l’univers primitif était composé de plusieurs régions denses différentes stockées avec les matériaux cosmiques bruts qui composent les corps stellaires. Alors que les trous noirs normaux sont le résultat d'étoiles effondrées, les PBH étaient ces régions qui s'effondraient sur elles-mêmes. Ainsi, les premières étoiles se seraient formées à proximité de ces PBH, qui sont assez petits pour s’appuyer fréquemment autour du halo galactique - la partie d’une galaxie où l’on pense que la matière noire existe principalement.

Bien que l’idée que les PBH soient réellement sur le marché ait fait un plongeon au cours de la dernière décennie, certains physiciens pensent toujours que cela pourrait être possible. L’équipe du JHU n’apporte pas nécessairement de preuve affirmative que le signal LIGO illustre une matière sombre; au lieu de cela, ils concluent que les mesures n'excluent pas la notion de taux anticipé pour la fusion de PBH dans un halo galactique.

«Il sera difficile de distinguer si un événement individuel onde gravitationnelle, ou même une population d'événements, est lié à la PBH matière noire ou à des sources astrophysiques plus traditionnelles. Pourtant, il y a quelques perspectives. Apparemment, les fusions de PBH seront plus similaires à des halos à petite échelle de matière noire et seront donc moins susceptibles de se retrouver dans des galaxies lumineuses ou à proximité de celles-ci que les fusions de trous noirs issues de sources astrophysiques plus traditionnelles."

En d’autres termes, nous ne pouvons pas encore conclure que le signal LIGO n'était pas causée par une PBH associée à la matière noire. L’équipe de la JHU suggère de concentrer les études sur les masses astrophysiques dans les halos galactiques qui ne peuvent pas être liées de manière concluante à des sources connues.

Une chose est sûre: la recherche de la matière noire est devenue encore plus étrange.