C’est peut-être juste du bruit.
Mais il se pourrait aussi que l’univers murmure des secrets qu’il ne nous a jamais révélés auparavant. Des scientifiques du MIT et plusieurs partenaires européens ont mis au point une nouvelle méthode pour scanner les ondes gravitationnelles à la recherche d’empreintes digitales de matière noire. Plus précisément, le genre de matière noire qui traîne autour des trous noirs en fusion.
Vous savez comment les trous noirs fusionnent ? Cet événement a des répercussions dans l’espace-temps. Nous captons ces ondulations ici sur Terre. Maintenant, la théorie est la suivante : si des trous noirs entrent en collision alors qu’ils pataugent dans un épais brouillard de matière invisible, ce brouillard devrait modifier les ondulations. Juste légèrement. Comme une cuillère remuant une soupe épaisse contre un bouillon clair.
L’équipe n’a pas seulement deviné. Ils ont construit des modèles. Simulations de deux trous noirs dansant à mort dans le vide, puis simulations de ceux-ci faisant la même chose alors qu’ils sont immergés dans des nuages denses de matière noire. Puis ils sont allés dans les archives.
Données publiques de LIGO-Virgo-Kagoa (LVK).
Ils ont examiné les trois premières séries d’observations de ces machines sensibles. Des centaines de signaux. La plupart ignorés. Les chercheurs ont zoomé sur les 28 événements les plus propres et les plus bruyants.
Vingt-sept d’entre eux ? Ennuyeux. Fusions sous vide à problème standard. Rien d’inattendu là-bas.
L’un d’eux s’est démarqué.
GW190728. Détecté le 28 juillet 2019. Les données suggèrent qu’il n’a pas fusionné dans un espace vide. Il s’est fondu dans une foule. Une poche dense de matière noire.
Avant de prendre votre champagne. Tenez-le.
Ce n’est pas une découverte confirmée de la matière noire. Même pas proche. C’est un indice. Une préférence statistique pour un modèle par rapport à l’autre. Cela signifie que si vous exécutez les nombres avec leur modèle de matière noire, GW19040728 s’adapte mieux qu’au modèle à vide. C’est prometteur, certes, mais cela nécessite davantage de preuves. Beaucoup.
Josu Aurrekoetxea du MIT l’a dit sans détour. Sans des outils comme celui que lui et son équipe ont développé, nous aurions de toute façon détecté la fusion des trous noirs. Mais nous aurions cru à tort que cela s’était produit dans le vide. On aurait raté le contexte. Maintenant, au moins, nous pouvons poser la question correctement.
Pourquoi est-ce possible ?
Parce que les trous noirs sont des monstres gravitationnels.
La matière noire est insaisissable par conception. Ça ne brille pas. Il ne reflète pas la lumière. Il ne touche presque rien sauf la gravité elle-même. Les astronomes l’ont découvert il y a plusieurs décennies lorsqu’ils ont réalisé que les galaxies tournaient trop vite. Quelque chose d’invisible les maintenait ensemble. Nous pensons que « quelque chose » représente 85 % de toute la matière de l’univers.
Voici la partie physique étrange. Certaines théories affirment que la matière noire pourrait être constituée de particules ultra-légères – des « scalaires légers ». Lorsque ces particules s’approchent d’un trou noir en rotation rapide, quelque chose appelé superradiance se produit. Le trou noir donne sa rotation aux particules. Il y déverse de l’énergie de rotation. Ce processus peut créer un nuage dense, essentiellement un « nuage de lumière », autour du trou.
Ce nuage a une masse. Cette masse interagit avec le trou avant qu’il ne s’écrase finalement. Et cette interaction ? Cela change la musique de la collision. La forme d’onde gravitationnelle est déformée.
C’est le signal que recherchait l’équipe d’Aurrekoetxea.
GW1907219 s’est-il produit à proximité d’un nuage de lumière ? Le calcul dit « peut-être ». Les statistiques disent « non concluantes ».
Alors pourquoi faire ça ?
Parce que nous manquons d’autres endroits où chercher. Nous ne pouvons pas voir directement la matière noire. Nous ne pouvons que deviner son poids. Cette approche nous permet de sonder des échelles beaucoup plus petites qu’auparavant.
« C’est une période passionnante », déclare Soumen Roy, faisant référence au co-auteur qui s’est occupé de l’analyse des données.
Il n’a pas tort.
Nous sommes assis ici sur Terre, captant des ondes de gravité d’il y a des milliards d’années, dans l’espoir d’un problème dans la matrice. GW1905028 pourrait être ce problème. Ou peut-être simplement que l’univers est bizarre pour d’autres raisons. Des groupes indépendants doivent vérifier le travail. Les modèles doivent être peaufinés. Davantage de données doivent être intégrées.
En attendant, la question reste en suspens, sans réponse et intrigante.
Si la prochaine fusion ressemble à du vide… cela rend-il la matière noire encore plus étrange que nous le pensions ?
