Alors que les théories des particules sont actuellement les explications les plus privilégiées pour la matière noire, les physiciens ont toujours été incapables de détecter les particules de matière noire d'une manière qui confirmerait ou contredirait ces théories. Certains théoriciens ont ainsi exploré de nouvelles théories de la gravité qui expliquent et expliquent clairement l'existence de ce type de matière insaisissable. Afin d'éviter le besoin de matière noire, cependant, ces théories devraient être alignées avec les observations cosmologiques recueillies jusqu'à présent.

Deux chercheurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) et de l'Université de Princeton ont récemment mené une étude visant à mieux comprendre quels points les théories alternatives de la gravité devraient aborder afin de soutenir efficacement l'existence de la matière noire dans l'univers. Leur papier, Publié dans Lettres d'examen physique , décrit une série de contraintes qui pourraient aider à déterminer la validité potentielle d'autres théories de la gravité.

Le paradigme cosmologique standard, CDM , explique comment l'univers actuel s'est développé à partir du fond diffus cosmologique (CMB), peindre essentiellement une « image » du développement de l'univers depuis ses débuts jusqu'à aujourd'hui. L'évolution de la structure du CMB en galaxies et la structure actuelle de la toile cosmique pourraient être justifiées par l'existence de la matière noire froide (CDM).

"Nous voulions voir si nous pouvions utiliser les données CMB et les données galactiques disponibles aujourd'hui pour imposer des contraintes sur la façon dont une théorie alternative de la gravité devrait se comporter si elle devait expliquer la matière noire, " Kris Pardo, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, dit Phys.org. "Essentiellement, si c'est en fait une gravité alternative qui est responsable de la matière noire, alors il devrait être capable d'expliquer exactement comment la matière normale évolue du CMB à aujourd'hui."

L'idée centrale de l'étude menée par Pardo et son collègue David N. Spergel a déjà été explorée par d'autres chercheurs, y compris par Scott Dodelson au Kavli Institute for Cosmological Physics dans un article publié en 2011. Néanmoins, Pardo et Spergel ont été les premiers à réellement calculer la fonction résumant cette idée.

"Nous avons montré que toute théorie qui essaie d'expliquer la matière noire en changeant la gravité (plutôt qu'en ayant une nouvelle particule) devrait avoir une forme tout à fait unique, " expliqua Pardo. " En fait, cette forme serait si unique qu'elle conduirait probablement à des mouvements assez fous de galaxies près de nous, dont nous ne voyons aucune preuve. Donc l'explication la plus simple de la matière noire reste qu'il s'agit d'une particule."

L'étude récente de Pardo et Spergel a posé de nouvelles contraintes sur les qualités spécifiques que les théories alternatives de la gravité devraient avoir pour soutenir l'existence de la matière noire. De façon intéressante, les chercheurs ont constaté qu'aucune des théories de la gravité proposées jusqu'à présent ne satisfait à ces contraintes, ce qui suggère que si la matière noire peut être expliquée par de telles théories, une théorie valable n'a pas encore été développée. À l'avenir, leurs travaux pourraient éclairer le développement de théories alternatives de la gravité plus alignées sur les observations cosmologiques.

« Dans notre étude, nous avons supposé que la théorie alternative de la gravité devait être "linéaire, "", a déclaré Pardo. "Nous cherchons maintenant comment étendre cela aux théories non linéaires."

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