Vous savez probablement que seuls 15 % de l’Univers connu sont constitués de matière que nous pouvons voir. La majorité de l’Univers – environ 85 % – est constituée de matière noire et d’énergie noire, deux phénomènes qui sont actuellement inconnus à 100 % de la science, malgré les efforts des chercheurs du monde entier.
Mais aujourd’hui, grâce à un article rédigé par plus de 100 physiciens, la matière noire a été démystifiée… enfin, elle est toujours inconnue, mais un peu moins qu’avant, car l’un des principaux candidats à l’origine de la matière noire est l’énergie noire
La matière qui compose tout ce que nous avons vu dans l’Univers, des quarks minuscules aux galaxies massives, ne représente que 15 % de la matière qui existe réellement. Le reste est connu sous le nom énigmatique de matière noire, car nous ne pouvons pas la voir et personne ne sait ce qu’elle est, mais nous sommes presque sûrs qu’elle existe, à moins que nous ne devions sérieusement revoir notre compréhension des lois de la gravité – la force qui régit tout dans l’Univers connu.
Certains scientifiques se livrent à ce genre de réflexion, mais la plupart s’accordent à dire que la matière noire est forcément quelque chose. Ils ne sont simplement pas d’accord sur ce qu’est ce quelque chose. Le principal candidat est une catégorie de particules massives à faible interaction, ou WIMP. Mais il existe d’autres possibilités portant des noms passionnants comme axions, particules de type axion et particules supersymétriques.
Aujourd’hui, grâce au Fermi Large Area Telescope, l’éventail des possibilités commence à se réduire.
après avoir étudié la théorie des cordes au cours des 10 ou 20 années suivantes, ils ont remarqué l’apparition de particules qui ressemblaient beaucoup aux axions. Les axions ont été proposés pour la première fois en 1977 pour résoudre un problème de chromodynamique quantique, la théorie de l’interaction des quarks entre eux. Plus tard, alors qu’ils développaient
Les physiciens étant réputés pour leur capacité à nommer les choses, ils ont appelé ces nouvelles particules passionnantes “particules ressemblant à des axions”, ou ALP.
Il n’a pas fallu longtemps avant qu’ils ne réalisent que les axions et les ALP. Si le Big Bang a créé toute la lumière et la matière de l’Univers, il devrait également avoir créé tout un tas d’axions et d’ALP – s’ils existent. Mais si c’est le cas, ces particules se seraient probablement rassemblées à l’endroit même où l’on trouve des preuves de l’existence de la matière noire. Quand la
La matière noire est difficile à voir – c’est ce qui en fait la matière noire – donc pour la chercher, il faut trouver quelque chose d’ingénieux que personne n’a essayé auparavant. Et les scientifiques n’avaient pas vraiment essayé de regarder les rayons gamma, donc ces chercheurs ont regardé les rayons gamma.
De temps en temps, on s’attend à ce qu’un axion ou un ALP rencontre un peu de matière ordinaire, ce qui devrait envoyer un rayon gamma dans l’espace avec une énergie spécifique. Ces rayons gamma seraient alors visibles par les télescopes modernes comme le télescope de grande surface Fermi (LAT).
Différents modèles d’ALP prédisent un nombre différent d’ALP dans l’Univers : certains modèles disent que toute la matière noire pourrait être des ALP, d’autres disent qu’elles n’en constituent qu’une infime partie. Ces différents modèles prédisent des quantités différentes de rayons gamma, et vous pouvez donc utiliser le nombre et le type de rayons gamma observés pour tester les différents modèles de PSA.
Cela fait beaucoup d’étapes, mais c’est exactement ce qu’une équipe de 102 scientifiques a fait dans un article récent paru dans Physical Review Letters.
Ils ont utilisé six années de données LAT sur la galaxie NGC 1275 (un autre nom très créatif) et ont vérifié si les rayons gamma observés correspondaient à certains modèles populaires selon lesquels les ALP représentent environ 5 % de la matière noire de l’Univers. Si ces modèles d’ALP étaient exacts, 80 % de la masse de l’Univers resterait inexpliquée. Mais il faut bien commencer quelque part avec ces choses.
Il semble que nous devions commencer ailleurs. L’équipe a simulé des galaxies avec et sans PAL, puis a comparé les résultats de ces simulations avec les six années d’observations. Ils ont constaté que les ALP ne semblent pas mieux prédire les rayons gamma observés que le modèle sans ALP.
Et en science, si vous avez deux hypothèses qui fonctionnent aussi bien l’une que l’autre, vous vous débarrassez de celle qui contient le plus de choses. Dans ce cas, vous vous débarrassez de celle qui contient ces ALP.
Il existe encore un large éventail de possibilités à explorer pour le LAT et les futurs télescopes à rayons gamma. La plus évidente, mentionnée par les chercheurs, est un modèle dans lequel les ALP constituent toute la matière noire, et non pas seulement 5 % de celle-ci. Mais tester ce modèle va prendre du temps.
Il est donc possible qu’au cours des prochaines années, nous découvrions ce qui constitue la totalité de la matière noire de l’Univers. Ou nous découvrirons ce qui ne la compose pas. Dans tous les cas, c’est assez excitant.