Comment détecter l'indétectable: la nouvelle méthode pour traquer la matière noire
Publié par Adrien,
Source: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
Autres langues: EN, DE, ES, PT
Source: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
Autres langues: EN, DE, ES, PT
Restez toujours informé: suivez-nous sur Google Actualités (icone ☆)
Cette image composite montre la distribution de la matière noire, des galaxies et du gaz chaud dans le cœur de l'amas de galaxies en fusion Abell 520. Les données de Chandra (en vert) montrent le gaz chaud dans les amas et fournissent des preuves qu'une collision a eu lieu. Les données optiques du télescope spatial Hubble et du télescope Canada-France-Hawaï à Hawaï sont présentées en rouge, vert et bleu. La lumière des étoiles provenant des galaxies au sein des amas, qui a été lissée pour montrer l'emplacement de la plupart des galaxies, est colorée en orange. Confirmant une observation précédente, ce résultat révèle qu'un amas de matière noire se trouve près de la majorité du gaz chaud, où très peu de galaxies sont visibles.
Image Smithsonian Institution
La matière noire, bien qu'indétectable directement, exerce une influence gravitationnelle indéniable sur la matière visible. Pour percer ses secrets, Hyungjin Kim, physicien théoricien au centre d'accélérateur DESY en Allemagne, propose d'utiliser des détecteurs innovants d'ondes gravitationnelles. Ces instruments, conçus pour mesurer de subtiles ondulations dans le tissu de l'espace-temps, pourraient s'avérer cruciaux dans cette quête.
La recherche de Kim suggère que les particules de matière noire, présentes en grandes quantités dans les halos galactiques, pourraient être extrêmement légères. Ces particules se comporteraient davantage comme des ondes électromagnétiques classiques, plutôt que comme des particules matérielles. Cette hypothèse ouvre de nouvelles perspectives sur le comportement de cette matière insaisissable.
Kim compare ces fluctuations de matière noire à des vagues dans l'océan, évoluant de manière imprévisible et pouvant s'étendre sur des distances colossales. Si la matière noire est effectivement ultralégère et ondulatoire, son mouvement pourrait être détecté par des détecteurs d'ondes gravitationnelles.
Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, les ondes gravitationnelles sont des perturbations dans l'espace-temps. Lorsqu'une telle onde traverse un détecteur d'ondes gravitationnelles, elle modifie temporairement la distance entre deux miroirs ou objets similaires à l'intérieur du détecteur. Kim postule que non seulement une onde gravitationnelle, mais aussi une fluctuation de matière noire en mouvement pourrait altérer cette distance.
Les trois engins spatiaux de la mission LISA formeront un triangle en orbite, avec des côtés de 5 millions de kilomètres et positionnés derrière la Terre. Ils suivront des orbites similaires à celle de la Terre, minimisant les changements de longueur dés cotés du triangle.
Image NASA
Toutefois, les détecteurs actuels comme LIGO, qui ont confirmé l'existence des ondes gravitationnelles en 2015, ne possèdent pas la sensibilité nécessaire pour détecter ces fluctuations de matière noire. C'est pourquoi Kim se tourne vers les futurs détecteurs d'ondes gravitationnelles spatiaux, dont la distance entre les satellites serait considérablement plus grande, permettant potentiellement de mesurer l'influence de la matière noire.
Bien que la mise en œuvre de cette théorie puisse prendre plus d'une décennie, avec le lancement prévu de LISA (Laser Interferometer Space Antenna) par l'Agence spatiale européenne dans les années 2030, Kim explore également d'autres moyens de détecter l'influence de la matière noire sur l'espace-temps, notamment via les étoiles à neutrons en rotation rapide.
Cette recherche ouvre de nouvelles voies pour comprendre l'un des plus grands mystères de l'Univers et pourrait révolutionner notre conception de la matière noire.