Une analyse statistique de 740 explosions de supernova a montré que les trous noirs ne peuvent représenter plus de 40% du volume de matière noire dans l'Univers, ce qui enfonce à son tour un autre clou dans le cercueil de la théorie des objets halo compacts astrophysiques massifs. Selon cette théorie, les trous noirs primordiaux peuvent être la source de matière noire. L'observation de deux scientifiques américains de l'Université de Californie à Berkeley jette un doute sur cette théorie.
En février 2016, des scientifiques de l'observatoire des ondes gravitationnelles interférométriques laser (LIGO) ont annoncé une nouvelle ère dans l'astronomie. Les chercheurs ont découvert pour la première fois des ondes gravitationnelles prédites créées par une paire de trous noirs en collision. Outre la nature étonnante de la découverte elle-même, la découverte des ondes gravitationnelles a relancé la vieille théorie selon laquelle la matière noire est un dérivé d'objets halo compacts astrophysiques massifs (MACHO), des objets ultra-denses qui n'émettent pas de lumière.
Selon les hypothèses modernes, la matière noire peut représenter jusqu'à 85% du volume de toute la matière dans l'Univers, mais les physiciens n'ont pas encore découvert cette matière, ils ne savent donc pas ce que c'est. Le sujet de l'existence de la matière noire a suscité des discussions actives autour de lui après que l'astronome américaine Vera Rubin dans les années 70, étudiant les courbes de rotation des galaxies, a révélé des écarts entre le mouvement circulaire prédit des galaxies et le mouvement observé (les étoiles au bord des galaxies devraient tourner plus lentement que celles qui sont plus proches. au centre galactique, mais l'observation a montré que la vitesse de rotation des étoiles extérieures et intérieures était en fait la même). Ce fait, connu sous le nom de "problème de rotation des galaxies", est devenu l'un des principaux éléments de preuve de l'existence de la matière noire. Cependant, la question de savoir siquelle matière noire est restée et reste ouverte.
Au cours des prochaines décennies, de nombreux candidats ont été proposés pour le rôle de la matière noire. Aujourd'hui, les plus populaires sont les particules telles que les axions ou les particules à faible interaction. Cependant, les objets (en particulier les trous noirs) proposés plusieurs décennies plus tôt par la théorie MACHO étaient considérés comme la principale source de matière noire. Selon cette théorie, la matière noire est en fait constituée de particules baryoniques (particules de matière ordinaire que l'on peut voir) se déplaçant dans l'espace interstellaire, n'étant associées à aucun système planétaire et n'émettant pratiquement (ou complètement) aucune énergie. Selon la théorie, MACHO pourrait représenter des étoiles à neutrons, des naines brunes, des planètes orphelines et des trous noirs primordiaux apparus peu après le Big Bang.
Dans les années 90, la théorie des objets MACHO est passée de mode. Les scientifiques ont concentré leur recherche sur la source de matière noire dans les particules, mais la récente découverte de LIGO a ravivé l'intérêt pour les trous noirs comme explication possible de la matière noire invisible.
Puisque les objets MACHO, selon la théorie, n'émettent aucune énergie, pour l'observateur ces objets seront "sombres", c'est-à-dire invisibles. Sur cette base, les chercheurs s'attendaient à les détecter en utilisant l'effet de la microlentille gravitationnelle. Il s'agit du phénomène de courbure des ondes lumineuses de l'objet observé par rapport à l'observateur en raison du champ gravitationnel très puissant d'objets très denses et massifs situés entre l'objet observé et l'observateur. Cet effet peut augmenter considérablement la luminosité d'étoiles très éloignées de nous et nous permettre de voir ces objets qui ne peuvent pas être vus par les méthodes d'observation traditionnelles ordinaires. Le rôle des lentilles gravitationnelles peut être joué, par exemple, par les galaxies, les amas galactiques et aussi les trous noirs.
Les physiciens Miguel Tsumalakraregi et Urosh Selyak de l'Université de Californie à Berkeley ont effectué des analyses de données sophistiquées de 740 explosions de supernovae - des explosions d'étoiles extrêmement brillantes - pour retracer la contribution des trous noirs primordiaux à la courbure et à l'amplification de la lumière de la supernova. Les explosions de supernova sont souvent utilisées par les astronomes pour mesurer les distances dans l'univers, car ces objets ont une luminosité incroyable, qui diminue très lentement, permettant des calculs. La recherche est publiée dans la revue Physical Review Letters.
Les scientifiques ont supposé qu'une déviation de la luminosité de plusieurs dixièmes de pour cent, indiquant l'effet de la microlentille sur les trous noirs et expliquée par la masse de matière noire invisible, sera trouvée dans au moins 8 des 740 supernovae observées. Cependant, les scientifiques n'ont jamais trouvé un seul écart indiquant une microlentille sur un trou noir.
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Les résultats de l'étude n'excluent pas les trous noirs comme sources de matière noire, mais limitent considérablement leur contribution à son volume à l'intérieur de l'Univers. On estime que même si les trous noirs contribuent aux phénomènes associés à la matière noire, ils ne dépassent pas 40%. Selon les auteurs, ils ont déjà publié et n'ont pas encore publié les résultats d'une analyse plus complète, qui a couvert plus de 1000 supernovae et les oblige à abaisser encore ce chiffre - à un maximum de 23%.
«Nous revenons à des discussions normales. Qu'est-ce que la matière noire? Il semble que nous manquions de bonnes options. C'est un défi pour les générations futures », déclare le professeur Urog Selyak.
