Des trous noirs supermassifs pourraient être entourés de grappes de matière noire, suggère une nouvelle technique de cartographie par écho
Des astronomes ont utilisé une technique appelée « cartographie par écho » pour détecter des indices selon lesquels les trous noirs supermassifs, comme le titan cosmique au cœur de la Voie lactée, connu sous le nom de Sagittarius A (Sgr A), sont entourés de nuages denses et de grappes de matière noire. Cette recherche pourrait nous en apprendre davantage sur cette substance mystérieuse et les environnements qui entourent ces trous noirs supermassifs.
La matière noire est la substance la plus mystérieuse de l’univers, dépassant la matière ordinaire dans le cosmos par un ratio de cinq à un, tout en restant effectivement invisible car elle n’interagit pas avec le rayonnement électromagnétique, y compris la lumière. Les scientifiques ne peuvent inférer la présence de matière noire que par son interaction avec la gravité et l’impact que cette interaction a sur les objets faits de matière traditionnelle, comme les étoiles. Par exemple, l’effet gravitationnel de la matière noire permet aux étoiles aux bords des galaxies de tourner à des vitesses beaucoup plus élevées que ce que la matière visible permettrait.
L’équipe de recherche a décidé de tester l’influence gravitationnelle de la matière noire au cœur des galaxies, des environnements dominés par des trous noirs supermassifs pouvant avoir des masses de millions, voire de milliards de fois celle du soleil. La matière ordinaire autour de ces trous noirs est souvent très visible, notamment lorsqu’elle spirale dans la gueule de ces titans cosmiques depuis un nuage aplati appelé disque d’accrétion. Cependant, la matière noire ne peut pas être détectée de la même manière, car elle ne ressent pas de friction et ne peut pas émettre ou absorber de lumière.
La matière noire ne peut pas être repérée autour des trous noirs supermassifs, même avec les télescopes les plus avancés, comme le télescope Event Horizon (EHT), qui a capturé des anneaux brillants de matière autour de Sgr A* et d’un trou noir supermassif plus lointain au cœur de la galaxie Messier 87 (M87).
Mayank Sharma, étudiant diplômé en physique à l’Université polytechnique de Virginie, a proposé une solution intéressante pour détecter la matière noire autour des trous noirs supermassifs. Il a suggéré d’utiliser une méthode en astronomie qui permet de mer la distance au gaz environnant en recherchant des échos de lumière. Cette technique, appelée « cartographie par réverbération », est devenue une méthode fiable pour déterminer la masse des trous noirs.
La cartographie par réverbération repose sur le fait que, lorsque la matière tombe dans un trou noir, elle libère une explosion d’énergie qui fait pulser le disque d’accrétion dont elle provient. Cette impulsion de lumière voyage du disque d’accrétion vers le gaz dans l’environnement plus large du trou noir. Ce gaz absorbe cette lumière et pulse également, avec cette impulsion secondaire servant d’écho à la première.
En observant le temps écoulé entre les impulsions de lumière, les astronomes peuvent estimer la distance entre le trou noir et le gaz à sa périphérie. La taille d’un trou noir et la distance entre celui-ci et les nuages de gaz extérieurs peuvent être utilisées pour déterminer sa masse, ainsi que celle de la matière noire qui pourrait l’entourer.
L’équipe a appliqué cette méthode à 14 galaxies différentes, découvrant dans cinq cas que la masse augmente en s’éloignant du trou noir central d’une manière qui ne pouvait pas être expliquée uniquement par la matière visible. Bien que ces résultats préliminaires ne prouvent pas que les trous noirs supermassifs sont effectivement des lieux de rassemblement pour la matière noire, ils ouvrent une voie intéressante pour l’investigation de cette substance mystérieuse et de ses régions les plus énigmatiques.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Physical Review D.
Source : Space.com
