La Terre entourée de cheveux de matière noire

La matière noire est une substance invisible et mystérieuse qui représente environ 27% de toute la matière et de toute l'énergie de l'Univers. La matière classique, qui constitue tout ce que nous pouvons voir autour de nous, ne représente que 5% de l'Univers. Le reste est de l'énergie noire, une énergie encore inexpliquée associée à l'accélération de l'expansion de l'Univers. Ni la matière noire ni l'énergie noire n'ont encore été directement détectées, bien que de nombreuses expériences tentent de percer les mystères de la matière noire.


Sur la base de nombreuses observations de l'action de son attraction gravitationnelle, les scientifiques sont convaincus que la matière noire existe et ont mesuré sa quantité dans l'Univers avec une précision de 1% près. La théorie principale indique que la matière noire est "froide", ce qui signifie qu'elle ne bouge pas par elle-même ou très peu, et qu'elle est "sombre" dans la mesure où elle ne produit pas de lumière et n'interagit pas avec cette dernière.

Les galaxies, qui contiennent des étoiles constituées de matière ordinaire, se forment en raison des fluctuations de la densité de la matière noire. La gravité agit comme la colle qui maintient la matière ordinaire et la matière noire ensemble dans les galaxies.

Selon des calculs effectués dans les années 1990 et des simulations effectuées au cours de la dernière décennie, la matière noire forme des "flux". "Un flux peut être beaucoup plus grand que le système solaire lui-même, et il y a de nombreux flux différents qui sillonnent notre voisinage galactique", précise Gary Prézeau du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA.

Mais que se passe-t-il lorsqu'un de ces flux traverse une planète telle que la Terre ? Gary Prézeau a effectué des simulations informatiques pour le déterminer. Son analyse révèle que lorsqu'un flux de matière noire traverse une planète, les éléments constituant le flux se concentrent dans un filament ultra-dense, ou "cheveu", de matière noire.

Un flux de matière ordinaire ne traverserait pas la Terre et ne ressortirait pas à son opposé. Mais du point de vue de la matière noire, la Terre n'est pas un obstacle. Selon les simulations de Gary Prézeau, la gravité terrestre concentrerait et plierait le flux de particules de matière noire tel un cheveu étroit et dense.

Les cheveux émergeant des planètes ont à la fois des "racines", la concentration la plus dense de matière noire, et des "pointes", là où les cheveux se terminent. Après que la matière noire ait traversé le cœur de la Terre, elle se concentre sur la "racine" d'un cheveu, où la densité de matière noire est environ un milliard de fois supérieure à la moyenne. La racine d'un tel cheveu devrait être situé à environ 1 million de kilomètres de la surface de notre planète, soit deux à trois fois plus éloigné que la lune. La pointe du cheveu est, quant à elle, située encore deux fois plus loin.

"Si nous pouvions localiser l'emplacement de la racine de ces cheveux, nous pourrions potentiellement y envoyer une sonde et espérer obtenir une foule de données sur la matière noire", déclare Gary Prézeau. Un flux traversant le cœur de Jupiter produirait des racines encore plus denses: près de mille milliards de fois plus denses que le flux d'origine, selon les simulations de Gary Prézeau. "La matière noire a échappé à toutes les tentatives de détection directe depuis plus de 30 ans. Les racines des cheveux de matière noire seraient un endroit intéressant à étudier, étant donné leur densité", ajoute Charles Lawrence du JPL.

Une autre découverte fascinante de ces simulations informatiques est que les changements de densité de l'intérieur d'une planète, par exemple pour la Terre du noyau interne, du noyau externe, du manteau et de la croûte, se refléteraient dans ses cheveux. Les cheveux auraient des "plis" en eux qui correspondent aux transitions entre les différentes couches internes de la planète. Théoriquement, s'il était possible d'obtenir ces informations, les scientifiques pourraient utiliser les cheveux de matière noire pour cartographier les couches de tout corps planétaire, et même déduire les profondeurs des océans sur les lunes glacées.

Une étude plus approfondie est nécessaire pour étayer ces simulations et percer les mystères de la nature de la matière noire.