Une équipe dirigée par un membre de la Tokyo Metropolitan University a fait des progrès dans la recherche de matière noire, observant des galaxies utilisant une nouvelle technologie spectrographique et le télescope argileux Magellan. Avec seulement quatre heures d'observations, des mesures précises dans la gamme infrarouge ont fixé de nouvelles limites à la durée de vie de la matière noire.
Leurs résultats, publiés dans la revue Lettres d'examen physiquemettez en évidence l'utilité cruciale de leur technologie et étendez la recherche à des parties moins explorées du spectre.
Au cours du siècle dernier, les cosmologues ont affronté une incohérence apparente dans ce qu'ils ont vu dans l'univers. Les observations de la rotation des galaxies, par exemple, impliquent qu'il y a beaucoup de masse que nous ne pouvons voir.
Les physiciens ont appelé cette «matière noire de masse manquante». Ce qui rend la recherche de matière noire phénoménalement difficile, c'est le fait que non seulement nous ne pouvons pas le voir, mais nous n'avons pas une idée claire de ce que nous recherchons.
Désormais, les chercheurs ont commencé à utiliser une combinaison de modèles et d'observations de pointe pour mettre des limites aux propriétés que la matière noire pourrait avoir.
Dans un développement récent, une équipe de scientifiques du Japon dirigée par le professeur agrégé Wen Yin de la Tokyo Metropolitan University a utilisé une nouvelle technique spectrographique pour observer la lumière arrivant de deux galaxies, Leo V et Tucana II. Ils ont utilisé le télescope d'argile Magellan de 6,5 m de large au Chili pour collecter la lumière arrivant sur Terre, en accordant une attention particulière à la région infrarouge du spectre.
L'équipe s'est concentrée sur un candidat prometteur de la matière noire, la particule de type axion (ALP), et a réfléchi à la façon dont il «se désintègre» et émet spontanément la lumière. Les principaux modèles théoriques font de la partie proche infrarouge du spectre un endroit particulièrement prometteur à regarder.
Cependant, l'infrarouge est également une partie encombrée et déroutante du spectre électromagnétique. Cela est dû à la vaste gamme de sources de bruit et d'interférence à partir d'autres sources. Les exemples incluent la lumière zodiacale, la faible dispersion de la lumière du soleil par la poussière interstellaire et la lumière émise par l'atmosphère lorsqu'elle est chauffée par le soleil.
Pour contourner cela, dans leurs travaux précédents, ils ont proposé une nouvelle technique qui utilise le fait que le rayonnement de fond a tendance à inclure une gamme plus large de longueurs d'onde, tandis que la lumière d'un processus de désintégration spécifique est plus fortement biaisée à une plage étroite.
Tout comme la lumière qui déborde d'un prisme devient plus faible car les différentes couleurs sont plus minces et plus minces, les événements de désintégration confinés à une gamme étroite deviennent de plus en plus nets. Divers spectacles infrarouges de pointe, tels que NIRSpec sur le télescope spatial James Webb, vins sur le télescope argileux Magellan, et bien d'autres – peuvent être utilisés pour mettre en œuvre cette technique, transformant efficacement ces instruments en excellents détecteurs de matière noire.
Grâce à la précision de la technologie de l'équipe (Winered), ils ont pu rendre compte de toute la lumière qu'ils ont détectée dans l'infrarouge proche d'une précision statistique importante.
Le fait qu'aucune désintégration n'a été trouvée a ensuite été utilisée pour définir des limites supérieures sur la fréquence de ces événements de désintégration, ou une limite inférieure sur la durée de vie des particules d'ALP. Leur nouvelle limite inférieure en secondes est de 10 avec 25 à 26 zéros après, ou dix à cent millions de fois l'âge de l'univers.
La découverte n'est pas seulement importante car c'est la limite la plus stricte à ce jour pour la durée de vie de la matière noire.
Le travail utilise la technologie de pointe de la cosmologie infrarouge pour résoudre les problèmes de physique des particules fondamentales. Et bien que leurs conclusions soient basées sur une analyse stricte des données jusqu'à présent, il existe des indices d'anomalies ou des «excès» qui offrent la perspective alléchante de détection réelle de la matière noire avec plus de données et plus d'analyse. La recherche continue la pièce manquante de notre univers.
