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Une illustration de la matière noire « velue » qui entoure la Terre. Une nouvelle étude suggère que des amas de matière noire pourraient former d'énormes étoiles invisibles au centre de galaxies comme la nôtre. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Une matière noire floue pourrait se cacher au centre de la Voie lactée

Depuis des décennies, les astronomes s’interrogent sur ce qui se cache réellement au cœur des galaxies. Alors que le centre de la Voie lactée est généralement associé à un trou noir supermassif, une nouvelle étude propose une hypothèse intrigante : une gigantesque étoile formée d’une matière invisible et diffuse appelée matière noire floue pourrait se trouver en son centre. Ce concept, bien que mystérieux, pourrait profondément changer notre compréhension de la structure et de l’évolution des galaxies.

Le mystère de la matière noire

La matière noire est l’un des plus grands mystères du cosmos. Invisible à l’œil nu et indétectable par les instruments traditionnels, elle n’interagit ni avec la lumière ni avec la matière ordinaire de manière classique. Pourtant, ses effets gravitationnels sont bien réels et mesurables. Elle représente environ 27 % de la masse totale de l’Univers, contre seulement 5 % pour la matière visible.

Malgré de nombreuses hypothèses, l’identité exacte de cette matière reste insaisissable. Pendant des décennies, les chercheurs ont pensé qu’elle était constituée de particules lourdes qui interagissent rarement avec d’autres matières. Cependant, cette idée pose un problème : si ces particules étaient aussi massives et compactes, elles devraient former des concentrations extrêmement denses au cœur des galaxies. Or, les observations montrent que ce n’est pas le cas.

Pour résoudre cette énigme, une hypothèse récente avance que la matière noire pourrait être constituée de particules extrêmement légères, surnommées matière noire floue. Ces particules seraient si légères que leur comportement ondulatoire se manifesterait à l’échelle galactique, influençant ainsi la distribution de masse des galaxies.

Les étoiles noires : des fantômes cosmiques au cœur des galaxies

Dans le cadre d’une étude, des scientifiques ont cherché à comprendre ce que cette fameuse matière noire floue pourrait former lorsqu’elle se rassemble sous l’effet de la gravité. Contrairement aux étoiles traditionnelles, constituées de gaz brûlant et émettant de la lumière, ces structures hypothétiques seraient invisibles. Cependant, elles pourraient être massives en s’étendant sur plusieurs milliers d’années-lumière, et jouer un rôle clé dans l’organisation des galaxies.

Dans leur étude, les chercheurs avancent que ces étoiles noires pourraient exister au centre des galaxies, y compris dans la Voie lactée, autour de leur trou noir supermassif. Grâce à leurs propriétés quantiques, ces particules ne pourraient cependant pas s’entasser en une structure ultra-dense, comme d’autres types de matière pourraient le faire. Cela expliquerait pourquoi les centres des galaxies, bien que massifs, ne montrent pas de densités gravitationnelles extrêmes qui contrediraient les observations astronomiques.

En combinant gravité et physique quantique, cette théorie pourrait finalement résoudre un paradoxe majeur de l’astrophysique : pourquoi la matière noire semble se concentrer sans jamais atteindre des densités démesurées au centre des galaxies.

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Crédits : Franco Tognarini/iStock

Les méthodes de recherche : modélisation et simulations

Pour tester cette hypothèse, les astrophysiciens ont utilisé des modèles informatiques sophistiqués. Plutôt que de simuler des galaxies entières, ils ont choisi un modèle simplifié composé de deux éléments principaux : une majorité de matière noire floue et une petite quantité de gaz, représentant la matière ordinaire observable dans les galaxies.

Les simulations ont montré que la matière noire floue tendait à se regrouper en un amas central, tout en formant un halo diffus autour de celui-ci. Le gaz, quant à lui, interagissait gravitationnellement avec cet amas central, créant une structure composite. Ces amas centraux, appelés étoiles noires, seraient des régions massives, mais diffuses qui joueraient un rôle structurant au sein des galaxies.

Des implications pour la Voie lactée et au-delà

Si cette hypothèse est correcte, elle pourrait avoir des implications majeures pour notre compréhension de la Voie lactée. Le centre de notre galaxie, qui abrite un trou noir supermassif appelé Sagittarius A*, pourrait également contenir une étoile noire. Cela signifierait que la dynamique de notre galaxie est influencée non seulement par la matière visible et le trou noir, mais aussi par une entité invisible et diffuse.

Au-delà de la Voie lactée, cette théorie pourrait éclairer de nombreux mystères liés à la structure des galaxies. Les étoiles noires offriraient une explication unifiée à des phénomènes observés dans des galaxies très différentes, allant des spirales comme la nôtre aux galaxies elliptiques. En outre, cette hypothèse ouvre de nouvelles perspectives pour l’étude de l’Univers. Si des astronomes pouvaient identifier des signatures indirectes de ces amas de matière noire floue, cela constituerait une avancée révolutionnaire dans la recherche sur l’identité de la matière noire.

Brice Louvet

Rédigé par Brice Louvet

Brice est un journaliste passionné de sciences. Ses domaines favoris : l'espace et la paléontologie. Il collabore avec Sciencepost depuis près d'une décennie, partageant avec vous les nouvelles découvertes et les dossiers les plus intéressants.