Cette substance mystérieuse est invisible par les moyens de détection traditionnels. Elle le demeure pour les équipements les plus moderne. D’où son nom de matière noire. Pourtant elle joue un rôle fondamental dans le cosmos, contribuant de manière significative à la masse totale des galaxies et à la structure de l’Univers observable.
Au départ, les scientifiques avaient émis l’hypothèse que la matière noire pourrait être constituée de particules massives à faible interaction dites WIMPs. Cependant, malgré de nombreuses tentatives, les expériences visant à détecter ces particules n’ont pas donné de résultats .
Face à ce défi, les chercheurs ont envisagé une nouvelle hypothèse. La particule qui constitue la matière noire serait incroyablement légère, surpassant même la légèreté du neutrino, une particule déjà connue pour sa masse quasi insaisissable.
Cette idée a ouvert de nouvelles voies de recherche L’une d’elles suggère que de vastes agrégats de matière noire légère puissent jouer un rôle crucial dans la dynamique cosmique, affectant la structure et l’évolution des galaxies et des systèmes stellaires.
Dans cette hypothèse, la particule de matière noire serait incroyablement légère, dépassant de loin la masse de l’électron d’un facteur de plus d’un milliard de milliards. Cette légèreté extrême conférerait à la matière noire des propriétés particulières, lui permettant d’agir davantage comme une onde à une échelle comparable ou supérieure à celle du Système solaire.
Une équipe d’astronomes chinois s’est fixée la tâche d’approfondir cette hypothèse afin de trouver des moyens d’observer cette matière noire ultralégère. Selon leur approche cette matière noire ultralégère ne se déplacerait pas à travers le cosmos comme des particules individuelles, mais plutôt comme un océan invisible enveloppant chaque galaxie. Et tout comme océan terrestre peut générer des vagues, cet océan de matière noire ultralégère pourrait alors également subir des oscillations, certaines se regroupant en des structures cohérentes qu’ils ont nommé des solitons noirs (dark solitons).
Ces solitons seraient totalement invisibles, mais leur énorme taille pourrait influencer subtilement l’environnement gravitationnel qui les entoure. Bien que leur influence soit généralement minime sur la plupart des objets dans la galaxie, les paires d’étoiles binaires pourraient néanmoins être sensibles à ces solitons.
En conséquence, les perturbations externes, telles que celles causées par des objets massifs ou des phénomènes astrophysiques, peuvent avoir un impact plus significatif sur ces objets. Par exemple, si un soliton de matière noire ultralégère traverse le champ gravitationnel d’une paire d’étoiles binaires, il pourrait induire des changements subtils dans leurs orbites en exerçant une légère force gravitationnelle sur elles.
On donne ce nom à deux étoiles qui orbitent autour de leur centre commun sous l’influence de leur gravité mutuelle. Comparativement à d’autres systèmes plus massifs, comme les amas d’étoiles ou les galaxies, la liaison gravitationnelle entre les deux étoiles d’une paire binaire est relativement faible. Cela signifie que chaque étoile impliquée est faiblement liées l’une à l’autre par la gravité.
En conséquence, les perturbations externes, telles que celles causées par des objets massifs ou des phénomènes astrophysiques, peuvent avoir un impact significatif sur ces objets. Par exemple, si un soliton de matière noire ultralégère traverse le champ gravitationnel d’une paire d’étoiles binaires, il pourrait induire des changements subtils dans leurs orbites en exerçant une légère force gravitationnelle sur elles.
Les chercheurs prévoient maintenant d’identifier toutes les paires d’étoiles binaires larges dans le catalogue Gaia, comprenant des milliards d’étoiles les plus proches du Soleil, en vue de futures observations. Des perturbations dans les orbites de ces étoiles binaires pourraient alors fournir un indice précieux sur la nature et la distribution de cette matière noire énigmatique.
Les chercheurs ont publié leurs travaux sur le serveur de prépublication arXiv en avril. L’étude n’a pas encore été évaluée par des pairs. Nous en avons repris l’introduction ci-dessous
Référence
Wide Binary Evaporation by Dark Solitons: Implications from the GAIA Catalog∗
School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, 19A Yuquan Road, Beijing, China
2Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics,
Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Science, Hangzhou Dianzi University, 310018 Hangzhou, Zhejiang, China
4Department of Physics, School of Science, Wuhan University of Technology, 430070 Wuhan, Hubei, China and
College of Science, China Three Gorges University, Yichang 443002, People’s Republic of China
An analytic calculation is given for binary star evaporation under the tidal perturbation from randomly distributed, spatially extended dark objects. In particular, the Milky Way’s wide binarystar population are susceptible to such disruption from dark matter solitons of comparable and largersizes.
We identify high-probability ‘halo-like’ wide binaries in GAIA EDR3 with separations larger than 0.1 parsec. Survival of the farthest-separated candidates will provide a novel gravitational probe to dark matter in the form of solitons. In case of dilute axion-like solitons, the observational sensitivity is shown to extend into the axion mass range ma ∼ 10−17 − 10−15 eV.
Europe Solidaire 