La matière noire sur Terre : moins abondante que l’or et plus mystérieuse

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Une équipe de scientifiques a mis au point une nouvelle méthode pour cartographier la matière noire, cette substance énigmatique qui constitue environ 85 % de l’univers, mais qui n’interagit pas avec la lumière et demeure invisible à l’observation directe.

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Son importance réside dans le fait qu’elle maintient les galaxies cohésives pendant leur rotation. Bien que la matière noire soit plus répandue dans l’univers que l’or, les scientifiques estiment que la quantité présente sur Terre est bien inférieure à celle de l’or.

L’équipe scientifique, dirigée par la chercheuse Sukanya Chakrabarti de l’Université d’Alabama, a développé une nouvelle approche pour détecter la matière noire en observant les « oscillations » de la Voie lactée. Ces oscillations résultent de l’influence gravitationnelle des petites galaxies orbitant autour de la nôtre, comme le Grand Nuage de Magellan, ainsi que de l’impact des étoiles à neutrons en rotation rapide, appelées « pulsars ».

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Les pulsars : des phares cosmiques

Les pulsars sont un type d’étoile à neutrons qui se forment après l’explosion d’étoiles massives. Dotés d’une densité extrême et d’une rotation rapide, ils agissent comme des « phares cosmiques », émettant des faisceaux lumineux à travers l’espace. Les scientifiques peuvent observer ces pulsars et utiliser leurs signaux pour mesurer les effets gravitationnels dans la galaxie, ce qui les aide à étudier la distribution de la matière noire.

Par exemple, imaginez une lampe torche qui tourne dans l’obscurité, éclairant à chaque passage une partie de la pièce. De la même manière, les pulsars émettent des faisceaux lumineux réguliers, et le suivi précis de ces émissions permet aux chercheurs de mesurer les variations d’accélération dues à l’influence de la matière noire.

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Une découverte inattendue

Dans cette nouvelle étude, l’équipe a découvert qu’il était possible d’utiliser des pulsars isolés – et non uniquement ceux présents en systèmes binaires comme auparavant – pour étudier la matière noire. Cette avancée double ainsi le nombre de pulsars utilisables pour ces recherches.

Selon Chakrabarti, cette découverte représente une avancée majeure. Elle déclare : « Nous pouvons désormais mesurer la densité de la matière noire dans notre région de la galaxie avec une précision inégalée. Par exemple, nous avons trouvé qu’il y a moins d’un kilogramme de matière noire dans un volume équivalent à celui de la Terre entière, ce qui en fait une substance extrêmement rare par rapport à l’or, dont nous produisons des millions de kilogrammes chaque année. »

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Pourquoi la matière noire est-elle essentielle ?

Sans la matière noire, la gravité exercée par la matière ordinaire – comme les étoiles et les planètes – ne suffirait pas à maintenir la cohésion des galaxies durant leur rotation. C’est pourquoi les scientifiques considèrent la matière noire comme une « colle » qui empêche les galaxies de se désagréger.

Pour illustrer ce phénomène, imaginez une toupie en rotation. Sans une force stabilisatrice, elle finirait par se désassembler sous l’effet de la vitesse. De la même manière, la matière noire empêche les galaxies de se disperser lors de leur mouvement.

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Étudier les oscillations galactiques

Dans ses précédentes recherches, Chakrabarti a utilisé des modèles informatiques pour démontrer comment des galaxies naines comme le Grand Nuage de Magellan influencent la Voie lactée. Lorsqu’elles s’en approchent, elles exercent une traction sur certaines régions de la galaxie, provoquant une oscillation, un peu comme un enfant qui apprend à marcher et vacille en avançant.

Grâce aux nouvelles données issues des pulsars, l’équipe a pu mesurer cet effet pour la première fois.

L’étude est actuellement en cours d’examen scientifique, mais ses premiers résultats sont disponibles sur la plateforme de recherche arXiv.

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