Les champs magnétiques, présents à des échelles immenses dans l'Univers, restent un sujet de débat parmi les chercheurs quant à leur origine. Une nouvelle étude théorique menée par Pranjal Ralegankar de SISSA et publiée dans
Physical Review Letters propose une approche novatrice pour éclaircir ce mystère. Cette recherche suggère que les mini-halos de matière noire, disséminés à travers le cosmos, pourraient servir de sondes hautement sensibles pour détecter les champs magnétiques primordiaux.
L'étude avance que si les champs magnétiques sont effectivement primordiaux, cela pourrait augmenter les perturbations de densité de la matière noire à petite échelle. Cela conduirait à la formation de mini-halos de matière noire, qui, s'ils sont détectés, pourraient indiquer une origine primordiale des champs magnétiques. Ainsi, la partie invisible de notre univers pourrait aider à résoudre la nature d'un composant visible.
"Les champs magnétiques sont omniprésents dans le cosmos", explique Pranjal Ralegankar. "Une théorie possible concernant leur formation suggère que ceux observés jusqu'à présent pourraient être produits dans les premiers stades de notre univers."
Dans l'étude, les chercheurs ont démontré que si les champs magnétiques sont effectivement primordiaux, cela pourrait entraîner une augmentation des perturbations de la densité de la matière noire à petite échelle. Le résultat final de ce processus serait la formation de mini-halos de matière noire, qui, s'ils sont détectés, indiqueraient une nature primordiale des champs magnétiques.
Crédit: Lucie Chrastecka Cependant, cette proposition manque d'explication dans le modèle standard de la physique. Pour éclairer cet aspect et trouver un moyen de détecter les champs magnétiques 'primordiaux', les chercheurs proposent une méthode qu'on pourrait qualifier d' 'indirecte'. Leur approche repose sur une question: quelle est l'influence des champs magnétiques sur la matière noire ? Il est connu qu'il n'y a pas d'interaction directe, mais, comme l'explique Ralegankar, "il y a une interaction indirecte qui se produit par la gravité."
Les champs magnétiques primordiaux peuvent améliorer les perturbations de densité des électrons et des protons dans l'univers primordial. Lorsque celles-ci deviennent trop importantes, elles influencent les champs magnétiques eux-mêmes, supprimant les fluctuations à petite échelle.
Pranjal Ralegankar explique: "Dans l'étude, nous montrons quelque chose d'inattendu. L'augmentation de la densité des baryons induit gravitationnellement la croissance des perturbations de la matière noire sans possibilité d'annulation ultérieure. Cela entraînerait leur effondrement à petite échelle, produisant des mini-halos de matière noire." La conséquence, poursuit l'auteur, est que bien que les fluctuations de la densité de la matière baryonique soient annulées, elles laisseraient des traces à travers les mini-halos, uniquement par des interactions gravitationnelles.
Ces découvertes théoriques suggèrent également que l'abondance des mini-halos est déterminée non par la présence actuelle des champs magnétiques primordiaux, mais plutôt par leur force dans l'univers primordial. Ainsi, la détection de mini-halos de matière noire renforcerait l'hypothèse que les champs magnétiques se sont formés très tôt, même dans la seconde suivant le Big Bang.