Les détectives de la matière noire ne savent presque rien de la matière noire, mais maintenant ils le savent: elle se comporte différemment en marge des anciennes galaxies que dans les nouvelles.
La matière noire est ce que nous ne pouvons pas voir dans l'univers. Il constitue la majeure partie de la masse de l'univers mais n'émet pas de lumière. Cependant, il tire sur tout avec gravité. Tout dans l'univers agit comme s'il était tiré par de gros nuages lourds de quelque chose que nous ne pouvons pas voir. Les astronomes ne savent tout simplement pas ce que c'est.
Un nouvel article, publié le 3 janvier dans la revue Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, aide cependant à le réduire.
La plupart de la matière noire dont les scientifiques ont connaissance existe dans des "halos" ou des nuages dans les galaxies. Mais il y a un problème: ces cœurs ne se comportent pas comme ils le devraient, selon les simulations informatiques.
Lorsque les chercheurs modélisent le comportement des halos de matière noire, ces structures prennent généralement certaines formes: des boules denses de matière noire au centre des galaxies, entourées de volutes nuageuses. Les astronomes appellent cela la distribution "cuspide" de la matière noire. Mais en réalité, de nombreuses galaxies se comportent comme si leur matière noire orbite dans les confins extérieurs de la galaxie, entourant un "noyau" qui est plus ou moins vide de la matière invisible. Les astronomes appellent cette divergence le problème du "noyau cuspide".
L'explication populaire pour le problème du cuspide, appelée le modèle "Self Interacting Dark Matter" (SIDM), suggère que non seulement la matière noire existe entièrement en dehors de la physique que nous sommes en mesure de détecter et de comprendre directement, mais elle agit également sur lui-même en utilisant des forces inconnues. Si les interactions de la matière noire avec elle-même diffèrent de ses interactions avec la matière ordinaire, cela pourrait expliquer comment elle a réussi à se déplacer des centres des galaxies vers leurs bords.
Mais cette explication pourrait être trop compliquée, suggère la nouvelle étude.
Une autre force pourrait pousser la matière noire hors du centre des galaxies: le chauffage de la matière noire. Cela se réfère à l'énergie et au vent intenses de la formation d'étoiles poussant la matière noire hors des centres des galaxies (où se forment la plupart des nouvelles étoiles). Mais il y a peu de preuves directes de ce phénomène, et même s'il y en avait, il n'est pas clair si un tel chauffage serait assez puissant pour expliquer l'écart entre les modèles de distribution de la matière noire et ce que les observations montrent.
Ce nouveau document, cependant, suggère que le chauffage de la matière noire est la bonne explication.
Les auteurs ont étudié 16 galaxies naines réparties à peu près en deux catégories: les galaxies qui ont cessé de former des étoiles il y a des milliards d'années et les galaxies qui ont cessé de former des étoiles plus récemment ou qui continuent de former des étoiles.
Les chercheurs ont découvert que les galaxies plus anciennes et moins actives avaient tendance à avoir des cuspides de matière noire - des régions à leur centre avec beaucoup de matière noire. Les galaxies plus actives avaient tendance à avoir des noyaux vides.
Les nouveaux résultats suggèrent que le chauffage de la matière noire est réel et joue un rôle important dans le comportement de la matière noire, ont écrit les chercheurs. Les galaxies qui, il y a longtemps, ont cessé de former des étoiles avaient également moins d'énergie pour chasser la matière noire du centre galactique. Dans ces cas, la matière noire s'est comportée de la manière dont les modèles simples la prédisent. Les galaxies formatrices d'étoiles plus actives avaient plus d'échauffement, ce qui faisait que la matière noire là-bas s'écartait des modèles.
Si cette constatation est correcte, elle réduit les possibilités de ce que pourrait être la matière noire, mais pas de façon spectaculaire: il faut juste que ce soit quelque chose qui serait soufflé hors du centre d'une galaxie avec beaucoup de nouvelles étoiles. Et ce résultat pourrait signifier qu'il n'est pas nécessaire de proposer toutes sortes de propriétés bizarres de la matière noire pour expliquer le comportement de la substance.
Pourtant, rien n'est encore certain. Les chercheurs ont reconnu dans leur article qu'ils s'appuyaient sur des méthodes de simulation de la matière noire qui ont fait l'objet de critiques. Il pourrait y avoir d'autres galaxies avec des propriétés quelque part entre les modèles de pointe et de base, ce qui compliquerait les nouvelles découvertes.
Pour l'instant cependant, les détectives de la matière noire peuvent attacher un autre élément de preuve à leurs tableaux d'affichage recouverts de chaîne rouge.
