Une nouvelle méthode de détection indirecte de l'existence de la matière noire vient peut-être de porter ses fruits si l'on en croit deux astronomes chinois. Elle serait présente autour de deux trous noirs stellaires dans la Voie lactée dont elle changerait les orbites.

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    À la fin du XXe siècle, le grand cosmologiste anglais Joseph Silk, bien connu pour ses ouvrages grand public sur le Big Bang, la matière et l’énergie noire, avait fait une fascinante proposition avec son collègue Paolo Gondolo pour mettre en évidence indirectement l'existence des particules de matière noirematière noire.

    En effet, certains modèles de particules de matière noire issus de la physique théorique des hautes énergies prédisaient que ces particules pouvaient s'annihiler tout comme le feraient un électron et son antiparticule, le positron. Ces mêmes modèles transposés en cosmologiecosmologie permettaient de penser que des concentrations de matière noire devaient se former autour des trous noirs supermassifstrous noirs supermassifs des galaxiesgalaxies, ce qui favoriserait les rencontres et donc les annihilations entre particules de matière noire. Au final, le centre des galaxies, y compris et peut-être surtout notre Voie lactée, devait se comporter comme des sources compactes de photons gamma mais aussi d'électrons, de positrons, de protons, d'antiprotons et de neutrinos dans le rayonnement cosmique.

    On aurait donc des sources anormalement intenses de rayons gamma avec des caractéristiques particulières trahissant des raies d'annihilation voire des flux anormalement élevés de particules d'antimatièreantimatière dans les rayons cosmiquesrayons cosmiques à la portée de détecteurs dans l’espace comme AMS.

    Hélas, malgré la mise en évidence de signaux intrigants, aucune conclusion définitive n'a été atteinte à ce sujet. On prend tout de même au sérieux un article qui vient d'être publié dans Astrophysical Journal Letters, et que l'on peut trouver en accès libre sur arXiv, qui fait état d'une variante de ce scénario et bel et bien d'une possible détection.


    Le prix Nobel de physique indien Subrahmanyan Chandrasekhar a été un pionnier de la théorie des étoiles relativistes dans les années 1960 et de celle des trous noirs dans les années 1970. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © NDTV

    Des périodes orbitales qui diminuent plus vite qu'avec des ondes gravitationnelles

    Man Ho Chan et Chak Man Lee sont deux astronomesastronomes de l'Education University of Hong Kong et ils se sont plongés dans les données concernant deux trous noirs stellairestrous noirs stellaires dans la Voie lactéeVoie lactée, chacun membre d'un système binairesystème binaire avec des étoilesétoiles. Il s'agit respectivement des systèmes catalogués sous les dénominations de A0620-00 et XTE J1118+480.

    XTE J1118 + 480 est un binaire à rayons Xrayons X de faible massemasse relativement célèbre dans la constellation de la Grande Ourse et qui se comporte comme un microquasar, c'est-à-dire qu'on y observe en réduction plusieurs caractéristiques des quasarsquasars produits par les trous noirs supermassifs lointains.

    Man Ho Chan et Chak Man ont mené des calculs concernant ces astresastres en faisant intervenir le fameux phénomène de frictionfriction dynamique modélisé au début des années 1940 par le prix Nobel de physique Chandrasekhar et le grand mathématicienmathématicien von Neumann. Il se manifeste notamment sur le mouvementmouvement d'une étoile dans une galaxie ou un amas globulaireamas globulaire, comme si elle subissait une force de frottement. Force qui en est la résultante de toutes les forces exercées sur elle par les autres étoiles qui l'environnent.

    Compte tenu de ce que l'on sait de ces deux systèmes binaires, on peut estimer dans les deux cas que leurs périodes orbitalespériodes orbitales doivent diminuer chaque année d'une quantité calculable du fait de la perte d'énergie sous forme d'ondes gravitationnellesondes gravitationnelles. Or, la diminution se fait 50 fois plus rapidement que prévu.

    Par contre, si l'on imagine que les trous noirs sont bien plongés dans une concentration de matière noire, les calculs sur ordinateurordinateur avec l'effet de friction dynamique permettent bel et bien - selon les deux chercheurs - de retrouver la diminution de la période orbitale de 0,02 ms par an observée.

    Les chercheurs ont considéré d'autres mécanismes pour expliquer le phénomène observé mais ils semblent insuffisants. Reste à le confirmer, notamment en observant d'autres systèmes binaires de ce genre dans la Voie lactée qui sont à portée des instruments de la noosphère.