Une source inattendue qui pourrait aider l’univers à briller plus qu’il ne le devrait : ScienceAlert

Lorsque la sonde New Horizons a atteint l’obscurité extérieure du système solaire, après Pluton, ses instruments ont capté quelque chose d’étrange.

Très sombre, l’espace interstellaire brillait d’une lumière optique. Ce n’était pas en soi inattendu. Cette lumière s’appelle Arrière-plan visuel cosmiqueune faible luminosité provenant de toutes les sources de lumière dans l’univers en dehors de notre galaxie.

La partie étrange était la quantité de lumière. Il y avait bien plus que ce que les scientifiques pensaient qu’il devrait y avoir – Ma faiblesseEn effet.

Maintenant, dans un nouvel article, les scientifiques exposent une explication possible de l’excès de lumière optique : un sous-produit d’une interaction indétectable. matière noire.

« Les résultats de ce travail », Tapez une équipe de chercheurs Dirigé par l’astrophysicien José Luis Bernal de l’Université Johns Hopkins, il « fournit une explication possible du fond optique extra cosmique permis par des limitations d’observation indépendantes, et cela peut répondre à l’une des inconnues les plus anciennes de la cosmologie : la nature de la matière noire ».

Nous avons de nombreuses questions sur l’univers, mais la matière noire est parmi les plus troublantes. C’est le nom que nous donnons à un bloc mystérieux dans l’univers responsable de fournir beaucoup plus d’attractivité dans des endroits concentrés qu’il ne devrait l’être.

Les galaxies, par exemple, tournent plus vite qu’elles ne le devraient sous l’effet de la gravité créée par la masse de matière visible.

La courbure de l’espace-temps autour des objets massifs est plus grande qu’elle ne devrait l’être si nous calculons la déformation de l’espace en nous basant uniquement sur la quantité de matière incandescente.

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Mais quel que soit cet effet, nous ne pouvons pas le détecter directement. La seule façon dont nous savons est que nous ne pouvons pas expliquer cette gravité supplémentaire.

Et il y en a beaucoup. Près de 80% de la matière de l’univers est de la matière noire.

Il y a quelques hypothèses sur ce que cela pourrait être. L’un des candidats est axionqui appartiennent à une classe hypothétique de particules conçues pour la première fois dans les années 1970 pour résoudre la question de savoir pourquoi des forces atomiques fortes suivent quelque chose appelé équivalence de charge Quand la plupart des modèles disent qu’ils n’en ont pas besoin.

Il s’avère que les axions d’une gamme de masse donnée devraient se comporter exactement comme on s’y attendrait de la part de la matière noire. Et il pourrait y avoir un moyen de les détecter – car, en théorie, on s’attendrait à ce que les axions se désintègrent en paires de photons en présence d’un champ magnétique puissant.

De nombreuses expériences recherchent les sources de ces photons, mais ils doivent également traverser l’espace en nombre excessif.

La difficulté est de la séparer de toutes les autres sources de lumière dans l’univers, et c’est là qu’intervient le fond optique cosmique.

L’arrière-plan lui-même est très difficile à repérer car il est si faible. L’imageur de reconnaissance à longue portée (LORRI) à bord de New Horizons sera probablement Le meilleur outil pour le travail jusqu’à présent. Il est plus éloigné de la Terre et du Soleil, et LORRI est beaucoup plus sensible que les instruments attachés aux sondes Voyager plus lointaines lancées il y a 40 ans.

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Les scientifiques ont émis l’hypothèse que l’excès de New Horizons détecté est le produit attribué aux étoiles et aux galaxies que nous ne pouvons pas voir. Cette option est toujours sur la table. Le travail de Bernal et de son équipe consistait à évaluer si la matière noire de type axion pouvait être responsable de la lumière supplémentaire.

Ils ont effectué une modélisation mathématique et déterminé que les axions avec des masses comprises entre 8 et 20 eV peuvent produire le signal observé dans certaines conditions.

C’est incroyablement léger pour une particule, qui a tendance à être mesuré en mégaélectronvolts. Mais avec des estimations récentes qui placent le morceau de matière hypothétique à une fraction d’électronvolt, ces nombres Les axes de la demande seront relativement gros.

Il est impossible de connaître l’interprétation correcte en se basant uniquement sur les données actuelles. Cependant, en réduisant les masses d’axones qui pourraient être responsables de l’augmentation, les chercheurs ont jeté les bases de futures recherches sur ces particules énigmatiques.

« Si l’excès est dû à la décomposition de la matière noire dans la ligne de photons, ce sera un signal important dans les prochaines mesures de cartographie de l’intensité de la ligne », écrivent les chercheurs.

De plus, l’instrument ultraviolet de New Horizons (qui aura une meilleure sensibilité et explorera une gamme différente du spectre) et les futures études sur l’atténuation des rayons gamma à haute énergie permettront également de tester cette hypothèse et d’étendre la recherche de matière noire à une gamme plus large de fréquences. « .

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Recherche publiée dans Lettres d’examen physique.

Jacinthe Poulin

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