Depuis des décennies, les scientifiques se livrent à un jeu cosmique de cache-cache avec la matière noire, la substance invisible qui constitue 85 % de la masse de l’univers. De nouvelles recherches suggèrent que les règles de ce jeu pourraient être totalement fausses. Le modèle standard suppose que la matière noire est « froide », ce qui signifie que ses particules se déplacent lentement. Mais un nombre croissant de preuves suggèrent qu’il pourrait être né “chaud”, se déplaçant à des vitesses proches de la lumière. Si elle est vraie, cette découverte pourrait bouleverser les théories établies sur la formation des galaxies et remodeler notre compréhension des premiers instants de l’univers.
Le puzzle de la matière noire
La matière noire est notoirement difficile à étudier car elle n’interagit pas avec la lumière. Cela signifie que nous ne pouvons pas le voir directement, mais seulement déduire son existence à travers ses effets gravitationnels sur la matière visible. Cela rend également impossible d’être composé de la même substance que les objets du quotidien (électrons, protons, neutrons), qui interagissent tous avec la lumière. Même si elle contient cinq fois plus de matière que tout ce que nous pouvons voir, la matière noire reste un mystère.
La théorie principale a longtemps favorisé la matière noire froide (MDP), des particules se déplaçant suffisamment lentement pour s’agglutiner et amorcer la formation de galaxies. Mais ce modèle n’est pas parfait ; certaines observations remettent en question ses prédictions. C’est là qu’intervient l’hypothèse de la matière noire « chaude ».
Une histoire d’origine plus chaude
La nouvelle recherche suggère que la matière noire pourrait être apparue immédiatement après le Big Bang, au cours d’une période appelée réchauffement post-inflationniste. C’était une époque chaotique où l’univers s’étendait rapidement, convertissant l’énergie en une soupe chaude et dense de particules. Si la matière noire était née dans cet environnement, elle aurait pu évoluer incroyablement rapidement.
La clé est que même à ces vitesses, la matière noire aurait pu se refroidir suffisamment pour se comporter comme la version « froide » à laquelle nous nous attendons. Ce processus, appelé “découplage”, leur permettrait éventuellement de s’agglutiner et de conduire à la formation de galaxies.
Faire revivre les anciens candidats
Cette découverte pourrait également faire revivre un candidat à la matière noire longtemps écarté : le neutrino de faible masse. Il y a des décennies, ces particules ont été exclues car on pensait qu’elles se déplaçaient trop rapidement pour permettre la formation des galaxies. Mais s’ils étaient nés chauds puis refroidis, ils auraient pu jouer un rôle crucial dans la formation de la structure.
“Le neutrino est devenu le meilleur exemple de matière noire chaude… Il est étonnant qu’un candidat similaire, s’il était produit au moment même où l’univers chaud du Big Bang était en cours de création, aurait pu se refroidir au point où il agirait en fait comme une matière noire froide”, a déclaré Keith Olive, chercheur impliqué dans l’étude.
Tester la théorie
L’équipe prévoit désormais de tester ses idées par le biais d’expériences sur Terre, en utilisant des accélérateurs de particules et en recherchant des preuves dans l’univers primitif. En cas de succès, cela pourrait donner une image plus claire des premiers instants de l’univers.
“Grâce à nos nouvelles découvertes, nous pourrons peut-être accéder à une période de l’histoire de l’univers très proche du Big Bang”, a déclaré Yann Mambrini, un autre chercheur du projet. La chasse à la matière noire est loin d’être terminée, mais cette nouvelle piste de recherche pourrait enfin nous rapprocher de la résolution de l’un des plus grands mystères de la cosmologie.
En fin de compte, la découverte de la matière noire chaude non seulement révélerait la véritable nature de cette substance insaisissable, mais obligerait également les cosmologistes à réévaluer leur compréhension fondamentale de l’évolution de l’univers.
