Les Ondes Gravitationnelles À La Recherche De La Matière Noire

Au moyen de simulations informatiques, une équipe internationale de cosmologistes a découvert que l’observation des ondes gravitationnelles émises par les trous noirs qui fusionnent peut révéler la véritable nature de la matière noire. Alex Jenkins, de l’University College London, sera le co-auteur de cette découverte aujourd’hui lors de la réunion nationale sur l’astronomie de 2023.

L’équipe a étudié la génération de signaux d’ondes gravitationnelles dans des univers reproduits avec différents types de matière noire à l’aide de simulations informatiques. Leurs conclusions montrent que le comptage du nombre de fusions de trous noirs détectées par la prochaine génération d’observatoires peut nous indiquer si la matière noire interagit ou non avec d’autres particules. Cela nous permet de mieux comprendre de quoi elle est constituée.

Le point de vue des cosmologistes

Les cosmologues pensent généralement que notre compréhension du cosmos manque de matière noire. Malgré les preuves solides qu’elle représente 85 % de toute la matière de l’univers, il n’y a pas de consensus actuel sur la nature sous-jacente de la matière noire. Il s’agit de savoir si les particules de matière noire peuvent entrer en collision avec d’autres particules, telles que les atomes ou les neutrinos, ou si elles peuvent les traverser directement sans être affectées.

Pour le vérifier, il suffit d’observer comment les galaxies se forment en halos, des nuages denses de matière noire. La structure de la matière noire se disperse lorsqu’elle entre en collision avec les neutrinos, ce qui réduit le nombre de galaxies qui se forment. Le problème de cette méthode est que toutes les galaxies qui disparaissent sont minuscules et très éloignées de nous. Même avec les meilleurs télescopes disponibles, il est difficile de déterminer si elles existent.

Exploration de la structure de l’univers au moyen des ondes gravitationnelles : Perspectives d’avenir

Pour mesurer indirectement l’abondance des galaxies en voie de disparition, les auteurs de cette étude suggèrent d’utiliser les ondes gravitationnelles plutôt que de les observer directement. Leur simulation montre qu’il y a beaucoup moins de fusions de trous noirs dans l’univers lointain dans les modèles où la matière noire entre en collision avec d’autres particules. Bien que cet effet soit trop faible pour être observé par les expériences sur les ondes gravitationnelles actuellement menées, il constituera une cible importante pour la prochaine génération d’observatoires en cours de planification.

Les auteurs espèrent que leurs méthodes susciteront de nouvelles idées quant à l’utilisation des données relatives aux ondes gravitationnelles pour explorer la structure à grande échelle de l’univers et jeter un nouvel éclairage sur la nature mystérieuse de la matière noire.

Le docteur Sownak Bose de l’université de Durham, l’un des coauteurs, a déclaré : “Notre compréhension de l’univers se heurte encore à de nombreuses difficultés : Notre compréhension de l’univers reste confrontée à de nombreux mystères, dont celui de la matière noire. Il est donc essentiel de continuer à découvrir de nouveaux moyens d’étudier les modèles de matière noire, en combinant des sondes nouvelles et existantes pour tester autant que possible les prédictions des modèles. L’étude de l’astronomie des ondes gravitationnelles permet de mieux comprendre la matière noire ainsi que la formation et l’évolution des galaxies en général.

Déclarations des coauteurs sur les ondes gravitationnelles et l’évolution de l’univers

L’autre coauteur, Markus Mosbech, de l’Université de Sydney, a ajouté : Comme elles traversent l’univers sans obstacle, les ondes gravitationnelles nous offrent une occasion unique d’observer l’univers primitif, et les interféromètres de la prochaine génération seront suffisamment sensibles pour détecter des événements individuels sur d’énormes distances.

Le Professeur Mairi Sakellariadou du King’s College de Londres, un autre membre de l’équipe de recherche, a déclaré : “Les données sur les ondes gravitationnelles de troisième génération sont très utiles pour l’observation de l’univers primitif : Les données sur les ondes gravitationnelles de troisième génération constitueront un moyen nouveau et indépendant de tester le modèle actuel décrivant l’évolution de notre univers et de faire la lumière sur la nature encore inconnue de la matière noire.

---

Lire l’article original sur PHYS.

Lire la suite : Cette Histoire Étonnante Est Une Source D’inspiration. Son Périple En Mathématiques Pures