Une équipe internationale de cosmologistes a fait une découverte étonnante: l'étude des ondes gravitationnelles produites par la fusion de trous noirs pourrait révéler la véritable nature de la matière noire. Le Dr Alex Jenkins de l'University College London et son équipe ont partagé ces résultats lors du Congrès National d'Astronomie 2023.
Fusion de deux trous noirs similaires à ceux détectés par LIGO. Les trous noirs tournent de manière non-alignée, ce qui signifie qu'ils ont des orientations différentes par rapport au mouvement orbital global du couple. LIGO a trouvé des indices qu'au moins un trou noir du système appelé GW170104 n'était pas aligné avec son mouvement orbital avant de fusionner avec son partenaire.
Crédit: LIGO/Caltech/MIT.
La matière noire est un véritable mystère. Malgré les fortes preuves de son existence, qui représenterait 85% de toute la matière de l'Univers, sa nature reste inconnue. Les scientifiques se demandent si les particules de matière noire peuvent entrer en collision avec d'autres particules, comme les atomes ou les neutrinos, ou si elles les traversent sans effet.
Pour répondre à cette question, les cosmologistes ont utilisé des simulations informatiques. Ils ont étudié la production d'ondes gravitationnelles dans des univers simulés avec différents types de matière noire. Leurs résultats montrent qu'il serait possible de déterminer si la matière noire interagit avec d'autres particules en dénombrant le nombre de fusions de trous noirs détectées par les futurs observatoires.
L'étude des ondes gravitationnelles permettrait ainsi d'éclairer la nature mystérieuse de la matière noire. Ces ondes pourraient servir à quantifier indirectement les "galaxies manquantes". Dans l'hypothèse où la matière noire entrerait en collision avec les neutrinos, la structure de matière noire se disperserait, ce qui entraînerait la formation de moins de galaxies.
L'étude de la matière noire par l'intermédiaire des ondes gravitationnelles pourrait donc être une voie prometteuse pour les prochaines générations d'observatoires. L'équipe espère que leur méthode stimulera de nouvelles idées pour utiliser les données sur les ondes gravitationnelles afin d'explorer la structure à grande échelle de l'Univers.