Il y a quelques mois, les détecteurs d’ondes gravitationnelles LIGO et Virgo ont peut-être récolté la première manifestation physique de la matière noire, cette substance mystérieuse qui a été théorisée dans les années 1970 pour expliquer les courbes de rotation des galaxies, courbes qui ne concordent pas avec la masse visible. La matière noire serait ainsi 6 fois plus abondante que la matière visible et formerait 27 % de l’énergie totale de l’Univers. Mais personne ne sait de quoi elle est faite.
L’onde gravitationnelle GW190521, qui a traversé les deux détecteurs en septembre 2020, nous donne peut-être un précieux indice. D’après cette observation, cette onde résulterait de la collision de deux énormes trous noirs, dont la masse serait respectivement de 85 et 66 fois la masse de notre soleil. Et le trou noir résultant aurait une masse finale de 142 fois celle du soleil.
Une autre interprétation est possible
Le problème, c’est que ces ordres de grandeur ne collent pas avec ce que l’on a observé jusqu’à présent. Les trous noirs sont soit de type « stellaires », lorsqu’ils résultent de l’implosion d’une étoile, soit « supermassifs », comme ceux qui se trouvent aux centres des galaxies. Jusqu’à présent, on n’a pas vu de taille intermédiaire.
Un groupe de recherche piloté par l’Institut de physique à haute énergie de Galice et l’Université d’Aveiro propose donc une autre interprétation de cette onde gravitationnelle. Son hypothèse est qu’il ne s’agit pas de la collision de deux trous noirs, mais de deux étoiles de matière noire. Et que cette matière noire serait constituée de bosons ultralégers. Ces particules hypothétiques, également appelées « axions », auraient une masse qui serait des milliards de fois plus petite que celle d’un électron et n’interagiraient quasiment pas avec les rayons électromagnétiques et la matière visible.
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Certes, il ne s’agit là que d’une conjecture, mais les calculs réalisés sur la base de ces hypothèses sont cohérents. Par ailleurs, ils collent davantage avec l’onde gravitationnelle observée que ceux découlant des trous noirs. D’autres recherches sont nécessaires pour étayer ce nouveau modèle explicatif. S’il se vérifie, il se pourrait que les précédentes ondes gravitationnelles que l’on avait attribuées à des collisions de trous noirs étaient également des fusions d’étoiles de bosons. Bref, l’histoire (de l’Univers) se complique.
Source : Institut de physique à haute énergie de Galicie
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