De grandes particules de matière noire frappant la plus grande lune de Jupiter formeraient des cratères distinctifs dans sa surface glacée, et les missions spatiales à venir pourraient les repérer
Une vue de Ganymede à partir du vaisseau spatial Juno de la NASA
La lune de Jupiter Ganymede pourrait être un vaste détecteur de matière noire, et les missions spatiales à venir pourraient repérer des cratères distinctifs de matière noire sur sa surface ancienne.
Les physiciens à la recherche de matière noire recherchent généralement de minuscules particules extrêmement légères qui interagissent faiblement avec la matière standard, nécessitant des détecteurs souterrains grands et bien isolés. Un autre type de particule de matière noire pourrait plutôt être très grand – de la taille des ballons de basket aux astéroïdes – mais aussi raffiné, interagissant avec une matière normale extrêmement rarement. Pour détecter les grandes particules de matière noire, vous auriez besoin d'un détecteur de la taille d'une lune ou d'une planète pour compenser leur rareté.
William Derocco de l'Université du Maryland a proposé que la plus grande lune du système solaire, Ganymede, pourrait contenir des preuves de ces particules massives de matière noire. Son travail suggère qu'ils formeraient des cratères distinctifs dans la surface glacée de la Lune qui sont conservés pendant des millions d'années grâce à son inactivité géologique.
Derocco a calculé jusqu'où une particule massive de matière noire pénétrait à Ganymede la coquille glacée de Ganymede, et constaterait qu'elle irait beaucoup plus profondément qu'un astéroïde typique, atteignant l'océan souterrain de la Lune et évoquant des minéraux distinctifs.
Les missions à venir à Jupiter et Ganymede, telles que Europa Clipper de la NASA et le jus d'ESA, pourraient repérer des signes de ces cratères de matière noire d'en haut. Derocco calcule qu'ils auraient l'air relativement petits, ainsi que isolés d'autres ruptures ou caractéristiques géologiques. Le vaisseau spatial pourrait alors faire d'autres observations. «Si vous avez utilisé quelque chose comme le radar pénétrant au sol, vous pourrez peut-être voir cette colonne de glace fondu en bas à travers la glace», explique Derocco.
L'utilisation d'un détecteur de matière noire de la taille d'une lune pourrait aider à rechercher des particules qui sont impossibles à trouver sur Terre, explique Zachary Picker à l'Université de Californie à Los Angeles. «Aucune expérience sur Terre ne pourra trouver quelque chose comme un morceau de matière noire de la taille d'une balle de bowling, ou (les particules de la taille) d'un réfrigérateur ou d'une voiture. Ils n'ont tout simplement pas d'impact assez souvent.»
La proposition est détaillée et bien pensée, explique Bradley Kavanagh à l'Université de Cantabrie en Espagne, mais il n'y a pas non plus de raisons physiques particulièrement fortes pour croire que de telles particules de matière noire lourde existent. «Il s'agit davantage d'essayer de regarder toutes les possibilités», dit-il. «Je dirais que ce sont des objets assez exotiques. Ils sont incroyablement denses et seraient maintenus ensemble par des forces très fortes dans un secteur sombre.»
