Pour la première fois, des chercheurs ont découvert ce qui semble être un nuage de matière noire d'environ 60 millions de fois la masse du soleil dans notre voisinage galactique.
Il pourrait y avoir un gros amas de matière noire dans notre voisinage galactique
Il semble y avoir un énorme nuage de matière noire à côté de notre système solaire. Nous n'avions jamais trouvé un de ces nuages dans la Voie Lactée auparavant, mais des horloges cosmiques précises appelées pulsars ont finalement rendu cela possible.
Nos meilleurs modèles cosmologiques soutiennent que les galaxies sont intégrées dans des nuages ténus de matière noire appelés halos, avec des sous-halos plus petits parsemés partout. Mais la matière noire n’émet, n’absorbe ni ne reflète la lumière, de sorte que les halos et surtout les sous-halos sont extrêmement difficiles à trouver.
Pour repérer celui-ci, Sukanya Chakrabarti de l'Université d'Alabama à Huntsville et ses collègues ont utilisé des paires d'étoiles à neutrons à rotation rapide appelées pulsars. Les pulsars tournent à une vitesse étonnamment régulière, balayant des faisceaux de lumière à travers le ciel, ce qui en fait des horloges cosmiques cruciales. Avec deux d’entre eux, nous pouvons utiliser les changements de leurs orbites l’un autour de l’autre pour mesurer l’accélération qui se produit lorsqu’un objet massif est à proximité.
La matière noire interagit avec la matière ordinaire via la gravité, donc si un sous-halo de matière noire se trouve à proximité d'une paire de pulsars, il devrait légèrement étirer leurs orbites. C’est exactement ce que Chakrabarti et ses collègues ont découvert à un peu plus de 3 000 années-lumière de notre système solaire. « Il y a une paire de pulsars et les pulsars (individuels) autour d'elle – il y a quelque chose dans cette partie du ciel qui tire tous ces pulsars dans cette direction étrange à laquelle nous ne nous attendions pas », explique Philip Chang, membre de l'équipe de l'Université du Wisconsin-Milwaukee.
Les chercheurs ont analysé l’ampleur de l’attraction et ont découvert qu’elle devait provenir d’un objet d’environ 60 millions de fois la masse du soleil, mesurant plusieurs centaines d’années-lumière de diamètre. Ils ont comparé l’emplacement de l’objet mystérieux et massif avec des cartes d’étoiles, de gaz et d’autres objets constitués de matière ordinaire, sans trouver de correspondance. Si l’objet est réellement là, ce qui, selon les chercheurs, n’est pas encore définitivement confirmé, il doit s’agir de matière noire.
Si tel est le cas, il pourrait s’agir du seul sous-halo de cette taille dans notre coin de la galaxie. « Il n'y en a peut-être qu'un ou deux localement, mais cela dépend du modèle de matière noire », explique Alice Quillen de l'Université de Rochester à New York. « Différents modèles prédisent différentes distributions de ces amas. »
C’est ce qui a mis Chakrabarti sur la voie de la chasse aux sous-halos en premier lieu. « Notre objectif est de cartographier autant de sous-halos que possible à travers la galaxie, et nous venons tout juste de commencer à y parvenir. Le but ultime est ensuite de comprendre la nature de la matière noire », dit-elle.
Cependant, les binaires de pulsars sont relativement rares : il n’y en a que 27 pour lesquels nous disposons d’observations suffisamment précises pour mesurer leur accélération due à la gravité, ce qui explique en partie pourquoi ce sous-halo n’a pas été trouvé auparavant. « Le nombre de pulsars est limité, nous essayons donc de trouver d'autres moyens de le tracer avec des objets plus nombreux », explique Chang. S’ils y parviennent, nous pourrions enfin disposer d’un outil crucial pour sonder ce qu’est réellement la matière noire.
