De nouvelles recherches montrent que la matière noire peut être composée de particules pesant presque autant que les cellules humaines et ayant une densité suffisante pour devenir un trou noir miniature.
Bien que l'on pense que la matière noire représente les cinq sixièmes de toute la matière dans l'univers, les scientifiques ne savent toujours pas de quoi cette substance étrange est faite. Fidèle à son nom, la matière noire n’est pas visible - elle n’émet pas, ne réfléchit ni même ne bloque la lumière. En conséquence, la matière noire ne peut maintenant être étudiée qu'en raison de ses effets gravitationnels sur la matière ordinaire. Et sa nature est actuellement l'un des plus grands secrets de la science.
Les auteurs d'une nouvelle étude scientifique ont déclaré que si la matière noire était composée de telles particules supermassives, les astronomes pourraient détecter leurs signes après le Big Bang.
Les études précédentes sur la matière noire ont en grande partie éliminé tous les matériaux conventionnels connus en tant que candidats pour ceux qui composent ce matériau mystérieux. Les effets gravitationnels attribués à la matière noire incluent les mouvements orbitaux des galaxies: la masse totale de matière visible dans la galaxie, telle que les étoiles et les nuages de gaz, ne peut expliquer les mouvements de la galaxie; une masse invisible supplémentaire doit donc être présente. Les scientifiques continuent d'admettre que cette masse manquante est constituée d'un nouveau type de particules qui interagissent très faiblement avec la matière ordinaire. Ces nouvelles particules existeront en dehors du modèle standard de la physique des particules, qui constitue la meilleure description actuelle du monde subatomique. Certains modèles de matière noire suggèrent que cette substance cosmique est constituée de particules massives en interaction faible, ou de particules massives en interaction faible (WIMP), dont on pense qu’elles représentent environ 100 fois la masse d’un proton. Ceci est indiqué par le co-auteur de l'étude, McCullen Sandora, cosmologiste de l'Université du Danemark du Sud. Néanmoins, malgré de nombreuses recherches, les chercheurs n’ont finalement trouvé aucune unité UHF, laissant ainsi ouverte la possibilité que les particules de matière noire se composent d’une autre substance importante.
Sandora et ses collègues étudient maintenant la limite supérieure de la masse de matière noire, c’est-à-dire qu’ils tentent de déterminer l’ampleur des particules individuelles, sur la base de ce que les scientifiques savent à leur sujet. Dans ce nouveau modèle, connu sous le nom de matière noire en interaction de Planck, chacune des particules en interaction faible pèse environ 1019 ou 10 milliards de fois plus qu'un proton, ou "à peu près aussi lourde qu'une particule peut être avant de se transformer en un trou noir miniature “, A déclaré Sandora à Space.com.
Une particule de 1019 masses de protons pèse environ 1 microgramme. À titre de comparaison, des études montrent qu’une cellule humaine typique pèse environ 3,5 µg.
La genèse de l'idée de ces particules supermassives "a commencé avec un sentiment de dépression, qui, semble-t-il, accompagne tous les efforts pour produire ou détecter des UHF sans pour autant apporter d'indices encourageants", a déclaré Sandora. «Nous ne pouvons toujours pas exclure le script UHFI. Mais chaque année, il y a de plus en plus de soupçons que nous ne pouvons pas les remarquer. En fait, jusqu'à présent, il n'y a eu aucune indication définitive qu'il existe une nouvelle physique en dehors du modèle standard à toute échelle d'énergie disponible. Nous avons donc dû réfléchir à la limite finale de ce scénario. ” Cette illustration, tirée de la modélisation informatique, montre un essaim de caillots de matière noire autour de notre Voie Lactée.
Sandora et ses collègues ont considéré leur proposition comme un peu plus que de la curiosité, car le caractère hypothétique de la masse des particules signifie qu’il n’ya aucun moyen pour un collisionneur de particules sur Terre de la produire et de prouver (ou de réfuter) une telle existence.
Mais à présent, les chercheurs ont suggéré que, si de telles particules existaient, des signes de leur existence pourraient alors être détectés dans le rayonnement de fond cosmique à micro-ondes. C'est la lueur du Big Bang, qui a créé l'univers il y a environ 13,8 milliards d'années.
À l’heure actuelle, l’opinion qui prévaut dans la cosmologie est que, dans les moments qui ont suivi le Big Bang, l’Univers a pris des proportions gigantesques. Cette énorme poussée de croissance, appelée inflation, lisserait le cosmos, expliquant pourquoi elle se ressemblait maintenant dans toutes les directions.
Des études montrent qu’après la fin de l’inflation, l’énergie restante a chauffé l’univers nouveau-né au cours d’une ère appelée «réchauffage». Sandora et ses collègues suggèrent que les températures extrêmes générées par le réchauffage pourraient produire un grand nombre de particules supermassives. Cela suffit pour expliquer les effets gravitationnels de la matière noire qui se produisent actuellement dans l’Univers.
Cependant, pour que ce modèle fonctionne, la chaleur lors du réchauffage devrait être nettement supérieure à celle généralement admise dans les modèles universels. Un réchauffement plus chaud laisserait à son tour une signature dans le rayonnement de relique que la prochaine génération d'expériences de reliques pourra détecter. «Tout cela se passera au cours des prochaines années. Nous espérons que cela se produira au cours de la prochaine décennie et rien de plus », a déclaré Sandora. Si la matière noire se compose de ces particules extrêmement lourdes, une telle découverte permettrait non seulement de mieux comprendre la nature de la majeure partie de la matière dans l’Univers, mais aussi de brosser un tableau complet de la nature de l’inflation et de la manière dont elle a commencé et s’est arrêtée. Ce sont des choses qui, selon les scientifiques, sont encore très incertaines.
Par exemple, si la matière noire est constituée de ces particules extra-lourdes, qui montrent que l’inflation se produit à très haute énergie, cela signifie qu’elle a pu produire non seulement des fluctuations de température dans l’univers primitif, mais également dans son environnement. l’espace et le temps sous forme d’ondes gravitationnelles », a déclaré Sandora. "Deuxièmement, cela suggère que l'énergie de l'inflation devait se désintégrer extrêmement rapidement dans la matière, car si cela prenait plus de temps, l'Univers refroidissait à un point tel qu'il ne serait plus en mesure de produire de particules de matière noire en interaction avec Planck" .
