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«Poils» de la matière noire autour de la Terre (NASA / JPL-Caltech)

Si les calculs des astronomes sont corrects, le système solaire est en plein milieu d’un événement spatial tumultueux: un vaste « ouragan » de matière noire soufflant à une vitesse folle de 500 kilomètres par seconde.

Nous ne pouvons pas le voir et nous ne le sentons pas – mais cela pourrait signifier qu’une détection directe de matière noire est plus proche que nous le pensions.

La matière noire est l’une des grandes énigmes de l’univers. Nous ne l’avons jamais détecté directement, et nous ne savons pas exactement ce que c’est, mais nous savons qu’elle est disponible . Nous pouvons en déduire sur la base des mouvements des étoiles et des galaxies, qui sont beaucoup trop rapides pour la quantité de masse observable.

Il existe donc quelque chose d’autre, une autre masse créant la gravité nécessaire pour influencer ces mouvements cosmiques. Nous pouvons même, en fonction de ces mouvements, calculer cette masse invisible. « Matière noire » – peu importe ce que cela pourrait être – est le nom que nous donnons à cette masse et les scientifiques travaillent sur des moyens de la détecter directement.

Mais nous n’y sommes pas encore. Alors, comment les physiciens savent-ils que nous sommes au cœur d’une terrible tempête de matière noire? L’indice réside dans le mouvement des étoiles.

Avec la publication des données du satellite Gaia l’année dernière, les astronomes ont découvert un flux stellaire , les restes en dissolution laissés par une grande galaxie sphéroïdale naine qui a été dévorée par la Voie lactée il y a de nombreuses années.

Plusieurs flux d’étoiles de ce type ont été détectés dans la Voie lactée, mais S1, comme on l’appelle maintenant, est inhabituel en ce sens que le voisinage du système solaire est en plein sur son chemin de 30 000 étoiles.

Aucun d’entre eux ne va nous frapper – vous pouvez donc vous détendre à propos des peurs que vous pourriez avoir nourries d’une mort stellaire ardente – mais cela signifie que la matière noire associée à ce dernier lambeau de la galaxie naine cannibalisée se déplace le long du ruisseau.

Le physicien théorique Ciaran O’Hare de l’Université de Saragosse en Espagne a dirigé une équipe de chercheurs pour comprendre l’effet de S1 sur la matière noire dans notre petit coin de la galaxie.

Ils ont examiné différents modèles pour la densité et la distribution de la matière noire entrant dans le flux S1, puis ont prédit les signatures de la matière noire pouvant être captées par nos détecteurs sur Terre.

L’une de ces signatures potentielles est produite par l’hypothèse de particules massives à interaction faible, appelées WIMP . Si ces particules existent, nous devrions pouvoir les détecter via leurs collisions avec des électrons ou des noyaux atomiques , ce qui provoquerait un recul des particules chargées sur Terre, produisant une lumière pouvant être captée par des détecteurs à xénon liquide ou à cristaux .

Sur la base de leurs calculs, l’équipe a déterminé qu’il était peu probable que ces détecteurs WIMP obtiennent un effet de S1, bien qu’il soit possible que la technologie future, à mesure qu’elle devienne plus raffinée et plus avancée, puisse l’être.

Les détecteurs Axion – tels que l’ expérience Axion Dark Matter Experiment – ont une meilleure chance, ont-ils déterminé. Les axions ne sont, là encore, qu’hypothétiques. S’ils existent, ils sont incroyablement légers, environ 500 millions de fois plus légers qu’un électron, et il est possible qu’ils constituent une composante principale de la matière noire froide .

Selon les calculs du physicien théorique Pierre Sikivie , ces particules ultra-légères – que nous ne pouvons pas voir – pourraient être converties en photons que nous pouvons voir en présence d’un fort champ magnétique.

« Les haloscopes Axion possèdent de loin le plus grand potentiel de sensibilité au flux S1 si sa composante de matière noire est suffisamment froide », ont écrit les chercheurs . « Une fois que la masse des axions a été découverte, la distribution de vitesse distincte de S1 peut facilement être extraite du spectre de puissance des axions. »

L’expérience de la matière noire Axion, à notre connaissance, n’a pas non plus détecté S1. Mais savoir ce qu’il faut rechercher pourrait aider les scientifiques à en améliorer les chances – et en l’absence de détection, améliorer la technologie de détection pour la recherche continue de matière noire à l’avenir.