Si les calculs des astronomes sont exacts, le système solaire se trouve au beau milieu d’une turbulence spatiale : un vaste “ouragan” de matière noire soufflant à la vitesse folle de 500 kilomètres par seconde (310 mps).
Nous ne pouvons ni le voir, ni le sentir, mais cela pourrait signifier qu’une détection directe de la matière noire est plus proche que nous ne le pensions.
La matière noire est l’une des grandes énigmes de l’Univers. Nous ne l’avons jamais détectée directement, et nous ne savons même pas exactement ce qu’elle est – mais nous savons qu’elle existe. Nous pouvons le déduire à partir des mouvements des étoiles et des galaxies, qui sont beaucoup trop rapides pour la quantité de masse observable.
Il y a donc quelque chose d’autre là-bas, une autre masse qui crée la gravité nécessaire pour influencer ces mouvements cosmiques. Nous pouvons même, en nous basant sur ces mouvements, calculer cette masse invisible. la “matière noire” – quelle qu’elle soit – est le nom que nous donnons à cette masse, et les scientifiques travaillent sur les moyens de la détecter directement.
Mais nous n’en sommes pas encore là. Alors comment les physiciens savent-ils que nous sommes au milieu d’une énorme tempête de matière noire ? L’indice se trouve dans le mouvement des étoiles.
Avec la publication des données du satellite Gaia l’année dernière, les astronomes ont découvert un courant stellaire, les restes dissous laissés par une grande galaxie sphéroïdale naine qui a été dévorée par la Voie lactée il y a de nombreuses années.
Plusieurs courants stellaires de ce type ont été détectés dans la Voie lactée, mais S1, comme on l’appelle maintenant, est inhabituel dans la mesure où le voisinage du système solaire se trouve en plein sur sa trajectoire de 30 000 étoiles.
Aucune d’entre elles ne va nous frapper – vous pouvez donc vous détendre quant à vos craintes d’une mort stellaire ardente – mais cela signifie que la matière noire associée à ce dernier morceau de la galaxie naine cannibalisée se déplace avec le courant.
Le physicien théoricien Ciaran O’Hare, de l’université de Saragosse, en Espagne, a dirigé une équipe de chercheurs qui ont tenté de déterminer l’effet de S1 sur la matière noire de notre petit coin de galaxie.
Ils ont examiné différents modèles de densité et de distribution de la matière noire affluant sur le flux S1, puis ont prédit les signatures de matière noire de ces modèles qui pourraient être détectées par nos détecteurs ici sur Terre.
L’une de ces signatures potentielles est produite par les hypothétiques particules massives à faible interaction, connues sous le nom de WIMPs. Si ces particules existent, nous devrions être en mesure de les détecter par le biais de leurs collisions avec des électrons ou des noyaux atomiques, ce qui provoquerait un recul des particules chargées sur Terre, produisant une lumière qui pourrait être captée par des détecteurs à xénon liquide ou à cristal.
Sur la base de ses calculs, l’équipe a déterminé qu’il était peu probable que ces détecteurs de WIMP subissent un quelconque effet de S1, bien qu’il soit possible que les technologies futures, lorsqu’elles seront plus raffinées et plus avancées, puissent le faire.
Les détecteurs d’axons, tels que l’expérience sur la matière noire d’axons, ont de meilleures chances, ont-ils déterminé. Les axions ne sont, une fois encore, qu’hypothétiques à ce stade. S’ils existent, ils sont incroyablement légers, environ 500 millions de fois plus légers qu’un électron, et il est possible qu’ils soient un composant principal de la matière noire froide.
Selon les calculs du physicien théoricien Pierre Sikivie, ces particules ultralégères – que nous ne pouvons pas voir – pourraient être converties en photons que nous pouvons voir, en présence d’un fort champ magnétique.
“Les haloscopes axion possèdent de loin la plus grande sensibilité potentielle au courant S1 si sa composante matière noire est suffisamment froide”, écrivent les chercheurs dans leur article. “Une fois que la masse de l’axion a été découverte, la distribution de vitesse distinctive de S1 peut facilement être extraite du spectre de puissance de l’axion.”
L’expérience sur la matière noire de l’axion, pour autant que nous le sachions, n’a pas non plus fait de détection de S1. Mais le fait de savoir ce qu’il faut rechercher pourrait aider les scientifiques à augmenter les chances de cette détection – et si aucune détection n’est faite, à améliorer la technologie de détection pour la recherche continue de la matière noire à l’avenir.
Les recherches de l’équipe ont été publiées dans la revue Physical Review D.