De nouvelles recherches menées par des astronomes de l’Université de Californie à Riverside, de l’Université d’État Sam Houston et de l’Université d’Oklahoma suggèrent que la matière noire en décomposition aurait pu déclencher l’effondrement rapide des premiers nuages de gaz, aidant ainsi les trous noirs supermassifs à se former bien plus tôt que ne le permettent les théories actuelles.
« Notre étude suggère que la matière noire en décomposition pourrait profondément remodeler l’évolution des premières étoiles et galaxies, avec des effets étendus à travers l’Univers », a déclaré Yash Aggarwal, étudiant diplômé de l’Université de Californie à Riverside.
« Alors que Webb révèle désormais davantage de trous noirs supermassifs dans l’Univers primitif, ce mécanisme pourrait aider à combler le fossé entre la théorie et l’observation. »
Aggarwal et ses collègues montrent que si la matière noire – les 85 % inconnus de la matière de l’Univers qui contribue à la formation des galaxies – se désintègre, elle peut laisser échapper une petite quantité de son énergie dans le gaz et augmenter le taux d’effondrement direct.
Chaque particule de matière noire en décomposition n’aurait qu’à « injecter une quantité d’énergie qui équivaut à un milliard de milliards de dollars par rapport à l’énergie d’une seule pile AA ».
« Les premières galaxies sont essentiellement des boules d’hydrogène gazeux vierge dont la chimie est incroyablement sensible à l’injection d’énergie à l’échelle atomique », a déclaré le Dr Flip Tanedo de l’Université de Californie à Riverside.
« Ce sont les propriétés que nous souhaitons pour un détecteur de matière noire : la signature de ces « détecteurs » pourrait être les trous noirs supermassifs que nous observons aujourd’hui. »
Dans le cadre de leurs recherches, les astronomes ont modélisé la dynamique thermochimique du gaz en présence d’axions en décomposition.
Ils ont découvert qu’une fenêtre de masses de matière noire comprise entre 24 et 27 électronvolts pouvait produire les conditions nécessaires à l’apparition de trous noirs à effondrement direct.
« Le travail est né d’une série de coïncidences qui ont réuni les bonnes personnes au bon moment, notamment une série d’ateliers réunissant des physiciens des particules, des cosmologistes et des astrophysiciens pour discuter des grandes questions dans leur domaine », a déclaré le Dr Tanedo.
« Nous avons montré qu’un environnement approprié de matière noire peut contribuer à rendre beaucoup plus probable la » coïncidence « de l’effondrement direct des trous noirs. »
« De la même manière, le soutien au travail interdisciplinaire a contribué à rendre possible la « coïncidence » qui a conduit à ce travail.
