Nous aurions peut-être découvert la matière noire par accident. En 2019, vraiment.
Ce n’est pas un succès confirmé. Pas encore. Mais les scientifiques examinent les débris des collisions de trous noirs – des ondulations dans l’espace-temps – et pensent qu’il y a un fantôme dans la machine. Plus précisément, l’ombre d’un nuage de matière noire.
Des physiciens américains et européens ont une nouvelle théorie. Si deux trous noirs s’entrechoquent à l’intérieur d’un épais nuage de cette substance invisible, les ondes gravitationnelles qui traversent le cosmos portent une signature unique. Comme une empreinte laissée dans la poussière.
Ils ont testé leurs calculs sur des dizaines d’événements enregistrés. Presque toutes étaient des fusions vides ennuyeuses. Juste une violence cosmique standard dans le vide.
L’un était différent.
Un événement survenu en juillet 2019, désigné GW190720, ne rentre pas dans le moule d’une fusion propre. Il correspond au modèle des trous noirs dansant à travers un brouillard dense de particules ultralégères.
C’est provocateur. Ce n’est pas une preuve. Mais c’est un indice.
“Utiliser les trous noirs pour rechercher la matière noire, ce serait fantastique.”
Rodrigo Vicente, de l’Université d’Amsterdam, pense que cela ouvre une toute nouvelle échelle d’exploration. Des échelles plus petites. Des endroits que nous ne pouvons pas toucher, seulement écouter.
Voici le contexte, car vous devez comprendre l’histoire pour comprendre le battage médiatique.
En 1916, Einstein disait que la gravité était la courbure de l’espace-temps. Il a prédit que des objets massifs se déplaçant assez rapidement, comme des étoiles à neutrons ou des trous noirs, feraient trembler l’univers comme une cloche. Ces ondulations sont des ondes gravitationnelles.
Il a fallu attendre 2016 pour entendre clairement cette sonnerie. LIGO capta le son. Depuis, des centaines de carillons ont été enregistrés. Chaque signal raconte une histoire sur les masses impliquées. Habituellement, c’est simple. Un grand trou mange un petit trou. Deux étoiles à neutrons s’embrassent et explosent.
Mais qu’y a-t-il d’autre dans la pièce lorsqu’ils fusionnent ?
C’est la question que pose la nouvelle étude.
La matière noire constitue l’essentiel de la matière de l’univers. Nous ne savons pas ce que c’est. Nous savons juste que cela fait bouger les choses. Une théorie populaire dit qu’il est constitué de particules ultralégères qui agissent comme des ondes. Si vous placez un trou noir en rotation près de ce champ d’ondes, il entraîne les choses. Cela tord le brouillard.
Lorsqu’un deuxième trou noir entre en collision avec le premier, ce brouillard résiste. Cela change la danse. L’onde gravitationnelle qui en résulte semble légèrement fausse. C’est différent d’une fusion dans un vide absolu.
Les chercheurs ont construit un modèle de cette interférence. Ensuite, ils ont vérifié 28 signaux du réseau LVK : LIGO aux États-Unis, Virgo en Italie, KAGRA au Japon.
Vingt-sept étaient des aspirateurs. Faire le ménage. Prévisible.
L’événement GW190729 est apparu avec la signature la plus compliquée. Le genre auquel on s’attendrait si la matière noire était là, épaisse et présente, interférant avec les derniers instants précédant la collision.
Est-ce définitif ?
Non.
Josu Aurrekoetxea du MIT affirme que les statistiques ne sont pas suffisamment solides pour revendiquer une victoire. Il dit que des groupes indépendants doivent vérifier le travail. Pour l’instant, nous ne faisons qu’effleurer la surface.
“Sans modèles de forme d’onde comme le nôtre, il serait possible de détecter les fusions de trous noirs dans la matière noire, mais de les classer comme s’étant produites dans le vide.”
C’est le risque. Nous les avons peut-être entendus depuis le début, mais en les appelant autrement.
L’incertitude reste néanmoins massive. Peut-être que la matière noire ne forme pas de nuages. Ce sont peut-être des WIMP. C’est peut-être des MACHO. Peut-être que cela interagit avec l’électromagnétisme. Peut-être que cela n’existe pas du tout et que nous avons simplement une mauvaise compréhension de la gravité.
Le ciel est bruyant. Les données sont là. Mais la réponse se cache encore dans le statique. Nous restons à l’écoute.
