Dans le cadre d’une découverte qui pourrait ouvrir une nouvelle fenêtre sur l’un des plus grands mystères de la physique, des chercheurs de Université de Tel-Aviv avons prédit ce que nous pourrions trouver en écoutant les ondes radio depuis la nuit des temps. Leur nouvelle étude, dirigée par le professeur Rennan Barkana de la Sackler School of Physics and Astronomy et publié dans la revue Astronomie naturellesuggère que la matière noire a formé des « amas denses » dans l’univers primitif, forçant l’hydrogène gazeux à émettre un signal radio puissant et cumulatif. Ceci est important car il fournit une feuille de route théorique pour détecter la matière noire non pas en la voyant, mais en *écoutant* sa profonde influence sur les premiers atomes de l’univers, offrant ainsi un moyen de l’étudier dans son état originel et intact.
Une fenêtre sur les « âges sombres » cosmiques
La plupart de nos nouvelles sur les débuts de l’univers proviennent du télescope spatial James Webb de la NASA, qui repère la lumière des premières galaxies, environ 300 millions d’années après le Big Bang. Mais ces nouvelles recherches repoussent encore plus loin, dans une époque plus mystérieuse et plus ancienne : le « l’âge des ténèbres cosmiques ». Cette période, à peine 100 millions d’années après le Big Bang, était une période avant la formation d’une seule étoile. L’univers était une soupe sombre et invisible composée de deux ingrédients principaux : l’hydrogène gazeux et la mystérieuse matière noire qui, comme nous le savons, constitue l’essentiel de la matière du cosmos.
Comment détecter l’invisible
Vous ne pouvez pas voir directement la matière noire. Alors, comment l’étudier ? Les chercheurs ont effectué des simulations informatiques pour trouver sa signature. Ils prédisent qu’au cours de l’âge des ténèbres, la matière noire n’était pas répartie uniformément. Il s’est rassemblé dans touffes densesou « pépites », dont la taille et la forme dépendent des propriétés inconnues de la matière noire elle-même. Bien que ces amas soient invisibles, leur gravité ne l’est pas. Ils auraient puissamment attiré l’abondant hydrogène gazeux qui remplissait l’univers. Lorsque ce gaz tombait sous l’emprise gravitationnelle de la matière noire, il aurait émis d’intenses ondes radio. Bien que le signal d’un seul amas soit trop faible, l’équipe prédit que le « effet cumulatif » de tous ces amas créerait une « intensité radio moyenne » détectable dans tout le ciel. L’écoute de ce signal pourrait nous renseigner sur les amas qui l’ont créé, et donc sur la nature même de la matière noire. Il y a un piège, bien sûr. Vous ne pouvez pas entendre cette ancienne station de radio cosmique depuis la Terre. Les ondes radio spécifiques de l’âge des ténèbres sont bloqué par l’atmosphère de notre planète. Pour nous connecter, nous aurions besoin d’un radiotélescope dans l’espace, et le meilleur emplacement possible est la Lune. La surface lunaire constitue le poste d’écoute idéal : elle n’a aucune atmosphère pour bloquer le signal et, tout aussi important, elle est protégée du rugissement constant et assourdissant des interférences radio d’origine humaine provenant de nos propres téléphones portables, Wi-Fi et satellites. Cette idée, autrefois pure science-fiction, devient soudain plausible. Une nouvelle course mondiale à la Lune est en cours, les États-Unis, l’Europe, la Chine et l’Inde planifiant tous de nouvelles missions lunaires et recherchant activement des objectifs scientifiques majeurs pour celles-ci. Les « âges sombres cosmiques » se sont finalement terminés avec « l’aube cosmique », lorsque les premières étoiles se sont allumées. La lumière de ces premières étoiles de façon spectaculaire a amplifié le signal radio d’originece qui le rend beaucoup plus fort. Ce signal plus fort et plus tardif est ce que les nouveaux télescopes au sol massifs, comme le Tableau de kilomètres carrés (SKA) en Australie, sont en cours de construction pour trouver. Le SKA, une collaboration mondiale impliquant 80 000 antennes, tentera de cartographier ce signal amplifié pour déterminer où se trouvaient les premières étoiles et amas de matière noire. Le compromis est simple : le signal de « l’aube cosmique » est plus fort, mais il est également « plus difficile à interpréter », comme le note le professeur Barkana, car les étoiles elles-mêmes ajoutent leur propre bruit complexe. Les « âges sombres cosmiques », en revanche, sont un « laboratoire vierge »– le seul qui existera jamais. C’est notre seule chance d’étudier le comportement de la matière noire dans son état d’origine, avant que le reste des feux d’artifice de l’univers ne se déclenchent et ne « contaminent » les preuves.
