L'observation cosmique historique fournit des notes alléchantes de matière noire

Ryan F. Mandelbaum 03/01/2018. 4 comments
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Aujourd'hui, les scientifiques ont annoncé qu'ils avaient vu preuve d'un signal longtemps recherché des premières étoiles . Ce léger changement à certaines ondes radio ambiantes pourrait annoncer la première étape d'un nouveau type d'astronomie. Mais peut-être, juste peut-être, c'est aussi la preuve que la matière noire interagit avec la matière ordinaire dans l'univers antique.

La découverte consistait en la modification du signal radio provenant de l'hydrogène ancien, signifiant une absorption de la lumière ancienne. Mais l'effet était deux fois plus important que les théoriciens l'avaient prédit. Certains pensent que cette anomalie pourrait être la preuve de la matière noire et signifierait que la matière noire a moins de masse que nous le pensions.

"Cela a été une très grande surprise", a déclaré à Gizmodo Rennan Barkana, auteur du nouvel article de Nature et directeur de l'école de physique et d'astronomie du département d'astrophysique de l'université de Tel Aviv. "Mon explication est que le gaz hydrogène est encore plus froid que prévu. Cela signifie que quelque chose doit le refroidir. "

Ce quelque chose? La matière noire, peut-être. La matière noire est une substance théorisée dont les effets ont été observés sur la base de la façon dont la lumière des galaxies lointaines semble se plier à l'excès de gravité, et comment les galaxies semblent tourner trop rapidement sur leurs bords. Les calculs montrent qu'il devrait y avoir cinq à six fois plus de matière noire que de matière ordinaire dans l'univers. Certains scientifiques espèrent qu'il interagit très faiblement avec la matière ordinaire, et sont essayer de le détecter . D'autres s'inquiètent de ce que la matière noire n'interagisse pas du tout avec la matière ordinaire et semble donc indétectable.

Une équipe de scientifiques de l'Université d'État de l'Arizona et l'expérience EDGE (Expérience de détection de l'ère mondiale de la réionisation) du MIT ont mesuré la température du rayonnement provenant de l'hydrogène 100 millions d'années après le Big Bang. Le rayonnement ultraviolet des premières étoiles excitait cet hydrogène gazeux diffus, dont les atomes absorbaient alors les photons provenant de la lumière observable la plus lointaine de l'univers, le fond diffus cosmologique. Le signal a montré que l'hydrogène était deux fois plus froid que prévu, et Barkana soutient que la seule chose disponible pour faire le refroidissement supplémentaire serait la matière noire.

"C'est une possibilité très alléchante", a déclaré à Gizmodo Priyamvada Natarajan, astrophysicien de Yale qui étudie la matière noire mais n'a pas participé à cette étude. Elle a dit que le document pourrait avoir des implications importantes pour les recherches sur la matière noire ici sur terre. Actuellement, les scientifiques recherchent de la matière noire qui pèse environ un milliard d'électron-volts, juste autour de la masse du proton ou plus lourd. "Ces documents suggèrent que nous devrons peut-être abandonner la recherche de la matière noire de GeV", a-t-elle dit. "Nous aurions besoin de repenser nos configurations expérimentales actuelles pour la détection directe."

Mais Natarajan a noté que cette théorie est basée sur une seule observation. "Je pense que les scientifiques auront besoin d'un peu plus de temps pour voir ce qu'il est possible de faire", a-t-elle dit. Et Chanda Prescod-Weinstein, physicien théoricien à l'Université de Washington, a dit à Gizmodo que le modèle Barkana utilisé pour analyser l'interaction potentielle matière noire-matière ordinaire dans l'univers "semble être une idée relativement nouvelle, basée sur un article de 2015 »Elle a ajouté:« Dans l'ensemble, je pense que c'est un résultat excitant et que les preuves sont convaincantes.

Bien sûr, cette nouvelle preuve alléchante doit être traitée avec prudence jusqu'à ce que d'autres scientifiques puissent la reproduire. Mais les choses vont vite. "Cela ne prendra pas tellement de temps pour obtenir plus d'observations", a déclaré Barkana. "Il va y avoir des mesures plus indépendantes du même type juste pour vérifier le signal."

Et peut-être que, dans quelques années, nous aurons une réponse à cette question sombre, a-t-il dit. "Si l'interprétation de la matière noire est correcte, elle prédit un type spécifique de motif dû à la différence de comportement de la matière noire et de la matière ordinaire dans l'univers primitif. Il y aurait une signature claire. "

[ Nature ]

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