Les axions, clé de la matière noire et de la structure de l'Univers ?
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Une simulation informatique d'une section de l'Univers avec et sans axions montrant comment la structure du réseau cosmique de matière noire est moins grumeleuse si elle contient des axions.
Crédit: Alexander Spencer London/Alex Laguë.
Publiée dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, l'étude, menée à l'Université de Toronto, suggère que la "problématique des grumeaux" - la distribution inattendue de la matière à travers l'Univers - est liée à la présence d'axions. Selon l'auteur principal de l'étude, Keir Rogers, trouver de la matière noire sous forme d'axions serait une révolution scientifique.
Les axions, décrits comme "flous" en mécanique quantique, peuvent avoir des longueurs d'onde plus grandes que des galaxies entières. Cette particularité influence la formation et la distribution de la matière noire, et pourrait expliquer pourquoi l'Univers est moins grumeleux que prévu.
Pour cette étude, l'équipe de recherche a analysé des observations de la lumière rémanente du Big Bang, connue sous le nom de Fond diffus cosmologique (CMB), obtenues à partir de diverses sources. Ils ont ensuite comparé ces données avec celles du Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), qui cartographie la position d'environ un million de galaxies dans l'Univers proche.
L'analyse des fluctuations de la quantité de matière à travers l'Univers a confirmé sa répartition moins grumeleuse que prévue. Des simulations informatiques ont prédit l'apparence de la lumière rémanente et la distribution des galaxies dans un Univers avec des axions. Ces calculs coïncident avec les données du CMB et les données de regroupement des galaxies, soutenant l'idée que les axions "flous" pourraient être à l'origine de l'aspect grumeleux.
Dans la formation de l'Univers, la gravité construit une structure vaste et en forme de toile d'araignée de filaments reliant les galaxies et les amas de galaxies le long de ponts invisibles de centaines de millions d'années-lumière de long. On appelle cela le réseau cosmique.
Crédit: Volker Springel (Max Planck Institute for Astrophysics) et al.
Pour Keir Rogers, la détection d'une particule d'axion floue pourrait donner des indices sur la justesse de la théorie des cordes, qui a dominé la recherche d'une théorie du tout au cours des dernières décennies.