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Une boule moelleuse de darkinos pourrait se cacher au centre de la Voie lactée

À l’été 2014, les astronomes ont regardé avec une anticipation vertigineuse un nuage de gaz, connu sous le nom de G2, se balancer dangereusement près d’un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. Les étincelles ne volaient pas, ni une frénésie alimentaire ne s’ensuivit. Au lieu de cela, G2 a survécu indemne, survivant à ce que les astronomes pensaient être une expérience de mort imminente.

Mais trous noirs sont de gros brutes, donc le fait que la gravité a bien ignoré le passant gazeux était plus que surprenant. Cela semblait impossible. Maintenant, les astronomes disent que le trou noir supermassif au centre de notre galaxie n’est pas du tout un trou noir, mais plutôt une boule pelucheuse de matière noire. De nouvelles recherches suggèrent que cette étrange hypothèse est capable de rendre compte de la rencontre « impossible » ainsi que de toutes les observations du centre galactique – et plus encore.

En rapport: Les 11 plus grandes questions sans réponse sur la matière noire

Icare et le trou noir

Les astronomes ont longtemps pensé qu’au cœur même de la Voie lactée, connue sous le nom de Sagittaire A *, se trouve un trou noir supermassif. Bien sûr, ils ne peuvent pas voir le trou noir lui-même, car il n’émet aucune lumière qui lui est propre. Au lieu de cela, ils infèrent son existence en observant les mouvements d’un amas d’étoiles connu sous le nom d’étoiles S. Les étoiles S orbitent autour d’un objet central caché et invisible, et en cartographiant leurs orbites au fil des ans, les astronomes peuvent déduire la masse et la taille de cet objet central.

Le candidat le plus probable pour cet objet central caché est, bien sûr, un trou noir, avec une masse estimée à plus de 4 millions de fois celle du soleil. Mais les étoiles S ne sont pas la seule chose à traîner dans notre centre-ville galactique. Des amas de gaz s’y cachent également, et un en particulier, surnommé G2, a attiré une attention particulière. Peu de temps après que les astronomes ont découvert la touffe il y a des décennies, ils se sont rendu compte que l’orbite de G2 le rapprocherait dangereusement du trou noir – suffisamment proche pour que la gravité intense du trou noir déchire ce nuage de gaz.

Mais après l’approche la plus proche de G2 du trou noir en 2014 – quand il a dépassé à peine 260 UA du mastodonte – le gaz a semblé survivre complètement intact.

En rapport: Les 12 objets les plus étranges de l’univers

Rendez-le plus moelleux

L’explication la plus plausible de la survie de G2 est que c’est plus qu’un simple nuage de gaz. Sa superpuissance cachée? Une étoile ou deux pourraient être cachées à l’intérieur du nuage, et la gravité de cette étoile a gardé toute la structure intacte pendant son passage près du trou noir.

Mais il y a une autre explication, plus radicale: peut-être que le trou noir supermassif n’est pas vraiment un trou noir. C’est peut-être un amas flou de matière noire.

La matière noire est le nom que les astronomes donnent à une substance invisible qui représente plus de 80% de la masse de l’univers. Il ne semble pas interagir avec la lumière – il ne brille pas, n’absorbe pas, ne réfléchit pas ou ne réfracte pas la lumière – et reste donc invisible pour nous. Mais il fait connaître sa présence par sa gravité. De multiples lignes d’observation indépendantes ont toutes confirmé que la majeure partie de la masse de l’univers est cette matière noire invisible.

Une théorie de l’identité de la matière noire suggère qu’elle est faite d’une particule exotique, jusque-là inconnue, appelée « darkinos ». Selon la théorie, le darkino est un type de particule connu sous le nom de fermion. Electrons, protons, quarks et neutrinos sont également des fermions, dont la caractéristique centrale est qu’ils ne peuvent pas partager le même état. En d’autres termes, vous ne pouvez insérer qu’un nombre limité de fermions dans un volume donné (ce qui contraste avec les bosons, que vous pouvez enfoncer autant que vous le souhaitez dans un volume donné).

En rapport: 7 faits étranges sur les quarks

Si la matière noire est faite de darkinos et que les darkinos sont des fermions, alors ces particules de matière noire ne se concentreraient dans le noyau d’une galaxie que dans une certaine mesure. Cela signifierait qu’au lieu d’un trou noir supermassif, avec un bord nettement défini à l’horizon des événements, il y a à la place une gigantesque boule de darkinos densément remplis. Le bord de cette boule darkino serait assez flou – comme les fêtards faisant la queue devant la discothèque locale, ils ne peuvent pas tous rejoindre la fête au centre même.

Gardez-le cohérent

Étant donné que la boule de darkino géante serait floue, les forces gravitationnelles au centre de la galaxie seraient un peu plus douces, permettant aux nuages ​​de gaz comme G2 de survivre sur leurs orbites.

Mais il y a plus au centre de notre galaxie – et plus dans nos observations du noyau galactique – que G2. Il y a aussi toutes ces étoiles S. Toute théorie radicale qui espère remplacer un trou noir supermassif par autre chose doit faire des prédictions qui correspondent à ces observations.

Et c’est exactement ce que montre une nouvelle étude. L’équipe d’astrophysiciens, dirigée par Eduar Antonio Becerra-Vergara du Centre international d’astrophysique relativiste en Italie, a découvert que s’ils remplaçaient le trou noir supermassif par une boule de darkinos, et que ces particules de darkino avaient la bonne masse et la bonne vitesse, elles pourraient reproduire tout le mouvement observé des étoiles S. Dans certains cas, leur modèle pourrait faire encore mieux que les calculs du trou noir vanille pour faire correspondre les orbites observées.

Mais ce résultat ne veut pas dire grand-chose. Le modèle du trou noir est extrêmement simple: il vous suffit de brancher deux nombres, la masse et la rotation du trou noir, pour prédire le comportement des étoiles S. Mais le modèle darkino a beaucoup plus de paramètres, permettant un réglage plus fin, et les chercheurs ont trouvé la meilleure combinaison possible de propriétés darkino.

Le test clé viendra avec les observations futures. Si la matière noire est composée de darkinos, alors un modèle qui décrit avec succès ce qui se passe au centre galactique devrait également reproduire toute la variété des observations de matière noire à travers l’univers. Cela impliquerait d’expliquer pourquoi les galaxies tournent plus vite qu’elles ne le devraient pour leurs masses connues.

La nouvelle recherche est détaillée dans le numéro de mai de la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

À l’été 2014, les astronomes ont regardé avec une anticipation vertigineuse un nuage de gaz, connu sous le nom de G2, se balancer dangereusement près d’un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. Les étincelles ne volaient pas, ni une frénésie alimentaire ne s’ensuivit. Au lieu de cela, G2 a survécu indemne, survivant à ce que les astronomes pensaient être une expérience de mort imminente.

Mais trous noirs sont de gros brutes, donc le fait que la gravité a bien ignoré le passant gazeux était plus que surprenant. Cela semblait impossible. Maintenant, les astronomes disent que le trou noir supermassif au centre de notre galaxie n’est pas du tout un trou noir, mais plutôt une boule pelucheuse de matière noire. De nouvelles recherches suggèrent que cette étrange hypothèse est capable de rendre compte de la rencontre « impossible » ainsi que de toutes les observations du centre galactique – et plus encore.

En rapport: Les 11 plus grandes questions sans réponse sur la matière noire

Icare et le trou noir

Les astronomes ont longtemps pensé qu’au cœur même de la Voie lactée, connue sous le nom de Sagittaire A *, se trouve un trou noir supermassif. Bien sûr, ils ne peuvent pas voir le trou noir lui-même, car il n’émet aucune lumière qui lui est propre. Au lieu de cela, ils infèrent son existence en observant les mouvements d’un amas d’étoiles connu sous le nom d’étoiles S. Les étoiles S orbitent autour d’un objet central caché et invisible, et en cartographiant leurs orbites au fil des ans, les astronomes peuvent déduire la masse et la taille de cet objet central.

Le candidat le plus probable pour cet objet central caché est, bien sûr, un trou noir, avec une masse estimée à plus de 4 millions de fois celle du soleil. Mais les étoiles S ne sont pas la seule chose à traîner dans notre centre-ville galactique. Des amas de gaz s’y cachent également, et un en particulier, surnommé G2, a attiré une attention particulière. Peu de temps après que les astronomes ont découvert la touffe il y a des décennies, ils se sont rendu compte que l’orbite de G2 le rapprocherait dangereusement du trou noir – suffisamment proche pour que la gravité intense du trou noir déchire ce nuage de gaz.

Mais après l’approche la plus proche de G2 du trou noir en 2014 – quand il a dépassé à peine 260 UA du mastodonte – le gaz a semblé survivre complètement intact.

En rapport: Les 12 objets les plus étranges de l’univers

Rendez-le plus moelleux

L’explication la plus plausible de la survie de G2 est que c’est plus qu’un simple nuage de gaz. Sa superpuissance cachée? Une étoile ou deux pourraient être cachées à l’intérieur du nuage, et la gravité de cette étoile a gardé toute la structure intacte pendant son passage près du trou noir.

Mais il y a une autre explication, plus radicale: peut-être que le trou noir supermassif n’est pas vraiment un trou noir. C’est peut-être un amas flou de matière noire.

La matière noire est le nom que les astronomes donnent à une substance invisible qui représente plus de 80% de la masse de l’univers. Il ne semble pas interagir avec la lumière – il ne brille pas, n’absorbe pas, ne réfléchit pas ou ne réfracte pas la lumière – et reste donc invisible pour nous. Mais il fait connaître sa présence par sa gravité. De multiples lignes d’observation indépendantes ont toutes confirmé que la majeure partie de la masse de l’univers est cette matière noire invisible.

Une théorie de l’identité de la matière noire suggère qu’elle est faite d’une particule exotique, jusque-là inconnue, appelée « darkinos ». Selon la théorie, le darkino est un type de particule connu sous le nom de fermion. Electrons, protons, quarks et neutrinos sont également des fermions, dont la caractéristique centrale est qu’ils ne peuvent pas partager le même état. En d’autres termes, vous ne pouvez insérer qu’un nombre limité de fermions dans un volume donné (ce qui contraste avec les bosons, que vous pouvez enfoncer autant que vous le souhaitez dans un volume donné).

En rapport: 7 faits étranges sur les quarks

Si la matière noire est faite de darkinos et que les darkinos sont des fermions, alors ces particules de matière noire ne se concentreraient dans le noyau d’une galaxie que dans une certaine mesure. Cela signifierait qu’au lieu d’un trou noir supermassif, avec un bord nettement défini à l’horizon des événements, il y a à la place une gigantesque boule de darkinos densément remplis. Le bord de cette boule darkino serait assez flou – comme les fêtards faisant la queue devant la discothèque locale, ils ne peuvent pas tous rejoindre la fête au centre même.

Gardez-le cohérent

Étant donné que la boule de darkino géante serait floue, les forces gravitationnelles au centre de la galaxie seraient un peu plus douces, permettant aux nuages ​​de gaz comme G2 de survivre sur leurs orbites.

Mais il y a plus au centre de notre galaxie – et plus dans nos observations du noyau galactique – que G2. Il y a aussi toutes ces étoiles S. Toute théorie radicale qui espère remplacer un trou noir supermassif par autre chose doit faire des prédictions qui correspondent à ces observations.

Et c’est exactement ce que montre une nouvelle étude. L’équipe d’astrophysiciens, dirigée par Eduar Antonio Becerra-Vergara du Centre international d’astrophysique relativiste en Italie, a découvert que s’ils remplaçaient le trou noir supermassif par une boule de darkinos, et que ces particules de darkino avaient la bonne masse et la bonne vitesse, elles pourraient reproduire tout le mouvement observé des étoiles S. Dans certains cas, leur modèle pourrait faire encore mieux que les calculs du trou noir vanille pour faire correspondre les orbites observées.

Mais ce résultat ne veut pas dire grand-chose. Le modèle du trou noir est extrêmement simple: il vous suffit de brancher deux nombres, la masse et la rotation du trou noir, pour prédire le comportement des étoiles S. Mais le modèle darkino a beaucoup plus de paramètres, permettant un réglage plus fin, et les chercheurs ont trouvé la meilleure combinaison possible de propriétés darkino.

Le test clé viendra avec les observations futures. Si la matière noire est composée de darkinos, alors un modèle qui décrit avec succès ce qui se passe au centre galactique devrait également reproduire toute la variété des observations de matière noire à travers l’univers. Cela impliquerait d’expliquer pourquoi les galaxies tournent plus vite qu’elles ne le devraient pour leurs masses connues.

La nouvelle recherche est détaillée dans le numéro de mai de la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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