Cette "force sombre" résout d'un coup deux énigmes cosmologiques

Dans l'étude complexe de la matière noire, une nouvelle théorie proposée par Hai-Bo Yu, professeur de physique et d'astronomie à l'Université de Californie à Riverside, et son équipe, bouleverse notre compréhension actuelle. Selon cette hypothèse, la matière noire serait composée de particules qui interagissent fortement entre elles via une "force sombre". Cette idée pourrait enfin élucider les densités extrêmes observées dans les halos de matière noire entourant les galaxies.


Cette nouvelle approche se distingue des théories traditionnelles sur la matière noire froide. Ces dernières suggèrent que la matière noire est constituée de particules massives, se déplaçant lentement (et donc "froides"), et interagissant faiblement, ne se heurtant pas. Cependant, ces modèles peinent à expliquer certaines particularités des halos de matière noire.

Deux énigmes majeures soulignées par la nouvelle recherche concernent la haute densité d'un halo de matière noire dans une galaxie elliptique massive, détectée via lentille gravitationnelle, et la faible densité des halos de matière noire des galaxies ultra-diffuses. Ces observations sont difficilement conciliables avec la théorie de la matière noire froide.

Pour aborder cette problématique, l'équipe a utilisé des simulations à haute résolution de structures cosmiques basées sur des observations astronomiques réelles, intégrant des interactions fortes entre particules de matière noire. Ces interactions entraînent un transfert de chaleur dans le halo, diversifiant ainsi la densité de la matière noire dans les régions centrales des galaxies. Ainsi, certains halos présentent des densités centrales plus élevées, tandis que d'autres sont moins denses, les détails dépendant de l'histoire évolutive et de l'environnement de chaque halo.

Cette étude suggère que la matière noire interagissant par une "force sombre" pourrait offrir une solution que la théorie de la matière noire froide ne fournit pas. Elle présente la matière noire comme un élément potentiellement plus complexe et dynamique que prévu.

Les chercheurs espèrent que leurs découvertes encourageront davantage d'études dans ce domaine prometteur, en particulier avec l'arrivée prochaine de données issues de nouveaux observatoires astronomiques, tels que le Télescope spatial James Webb et l'Observatoire Rubin. Leurs travaux ont été publiés en novembre dans The Astrophysical Journal Letters.