Les chercheurs veulent utiliser les ondes gravitationnelles pour en savoir plus sur la matière noire

Lorsque deux objets suffisamment massifs entrent en collision – comme lorsque deux trous noirs fusionnent – les forces peuvent en fait plier l'espace-temps, créant des ondulations appelées ondes gravitationnelles . Ces ondes gravitationnelles peuvent être détectées même à des millions d'années-lumière, ce qui en fait un moyen d'en savoir plus sur des événements lointains et dramatiques dans des régions lointaines de l'univers. Et maintenant, une équipe d'astronomes a mis au point une méthode pour utiliser les ondes gravitationnelles pour étudier le mystérieux phénomène de la matière noire.

L'idée de la recherche était de créer différents modèles informatiques de ce à quoi ressembleraient les ondes gravitationnelles des fusions de trous noirs dans des univers avec différents types de matière noire. En comparant les modèles à ce que l'on voit dans le monde réel, nous pouvons en savoir plus sur le type de matière noire le plus probable.

La conception de l'artiste montre deux trous noirs fusionnés similaires à ceux détectés par LIGO.
La conception de l'artiste montre deux trous noirs fusionnés similaires à ceux détectés par LIGO. Les trous noirs tournent de manière non alignée, ce qui signifie qu'ils ont des orientations différentes par rapport au mouvement orbital global de la paire. LIGO a trouvé des indices qu'au moins un trou noir dans le système appelé GW170104 n'était pas aligné avec son mouvement orbital avant de fusionner avec son partenaire. LIGO/Caltech/MIT

Les scientifiques savent que la matière noire n'interagit pas avec la lumière, mais certaines personnes pensent qu'elle pourrait interagir avec un type de particule appelé neutrino. Cela signifie que les collisions de neutrinos pourraient empêcher la matière noire de se former dans les structures qui sont à la base des galaxies, de sorte que ces particules pourraient empêcher la formation des galaxies. Si nous pouvions trouver ces galaxies "manquantes", cela soutiendrait l'idée que la matière noire peut être affectée par les neutrinos.

Il est cependant difficile de voir une galaxie qui ne s'est pas formée. C'est pourquoi les chercheurs suggèrent d'utiliser plutôt les ondes gravitationnelles créées lors des fusions de trous noirs comme mesure. Avec moins de galaxies, il y a moins de fusions, et donc moins d'ondes gravitationnelles.

Les simulations montrent que cela pourrait être une méthode efficace pour en savoir plus sur la matière noire. Les détecteurs d'ondes gravitationnelles actuels ne sont pas assez puissants pour détecter ces petits effets, mais la prochaine génération d'instruments pourrait être utilisée à cette fin.

"La matière noire reste l'un des mystères persistants de notre compréhension de l'univers", a déclaré l'un des chercheurs, Sownak Bose de l'Université de Durham, dans un communiqué . « Cela signifie qu'il est particulièrement important de continuer à identifier de nouvelles façons d'explorer les modèles de matière noire, en combinant les sondes existantes et nouvelles pour tester au maximum les prédictions des modèles. L'astronomie des ondes gravitationnelles offre une voie pour mieux comprendre non seulement la matière noire, mais la formation et l'évolution des galaxies plus généralement.

La recherche a été présentée lors de la réunion nationale d'astronomie de 2023 le 5 juillet.