Quand les pulsars défient la matière noire

La matière noire, un mystère omniprésent dans l'Univers, ne réfléchit, n'émet ni n'absorbe la lumière. Cette propriété la rend insaisissable par les méthodes expérimentales conventionnelles. Pourtant, elle constituerait la majorité de la matière dans l'Univers. Les physiciens, depuis des décennies, cherchent des méthodes alternatives pour la détecter et l'étudier.


Les Pulsar Timing Arrays (PTA), regroupant des chercheurs de divers instituts européens, utilisent six radiotélescopes pour observer des pulsars, ces objets célestes émettant des impulsions radio régulières en millisecondes. Dans leur récente publication dans Physical Review Letters, ils ont analysé la deuxième vague de données collectées, imposant des contraintes plus strictes sur la présence de matière noire ultralégère dans la Voie Lactée.

Clemente Smarra, co-auteur de l'étude, explique que leur projet visait à restreindre la présence de cette matière noire ultralégère dans notre galaxie. Inspirés par des travaux antérieurs, notamment ceux de Porayko et ses collaborateurs, l'équipe a profité d'une durée d'observation plus longue et d'une précision accrue pour imposer ces nouvelles contraintes.

Contrairement à d'autres études, cette recherche suppose que les interactions de la matière noire avec la matière ordinaire se font uniquement par effets gravitationnels. En effet, la seule certitude concernant la matière noire est son interaction gravitationnelle. L'idée est que la matière noire crée des puits de potentiel dans lesquels voyagent les faisceaux radio des pulsars, modifiant périodiquement le temps de trajet de ces faisceaux vers la Terre.


Grâce à cette approche, l'équipe a pu exclure que des particules ultralégères dans une gamme de masses spécifique constituent la totalité de la matière noire. Leur travail démontre que des particules de masses comprises entre 10^-24.0 eV et 10^-23.3 eV ne peuvent constituer que jusqu'à 0,3 GeV/cm³ de la densité locale de matière noire. Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles recherches dans ce domaine complexe.

Actuellement, Clemente Smarra envisage d'explorer davantage les signatures que les pulsars pourraient révéler sur la matière noire. Il s'intéresse aussi à la modélisation astrophysique des systèmes binaires de trous noirs supermassifs, qui pourraient expliquer le fond stochastique d'ondes gravitationnelles récemment observé.