Qui a dit que la matière baryonique avait tout le plaisir de créer la vie ? Fantaisie/Veer/Corbis/Getty Images La grande majorité de la masse de notre univers est invisible, et pendant un moment, les physiciens ont vraiment essayé de comprendre ce qu'est ce "truc" insaisissable. Supposé être une sorte de particule, il y a des espoirs que le Grand collisionneur de hadrons puisse produire une particule de matière noire ou qu'un télescope spatial puisse détecter la signature révélatrice évidente des rayons gamma des particules de matière noire entrant en collision. Mais si loin, les indices ont été rares; un problème qui oblige les physiciens théoriciens à imaginer de nouvelles idées.
Dans un éditorial époustouflant de 2017 pour Nautilus, la célèbre physicienne théoricienne Lisa Randall s'est penchée sur l'une des possibilités les plus extrêmes de la matière noire. Plutôt que de considérer la matière noire comme un type de particule, la matière noire pourrait-elle être composée de toute une famille de particules qui créent des étoiles noires, galaxies noires, planètes sombres et, peut-être, foncé la vie ? La chimie de cet univers sombre pourrait être aussi riche et variée que notre « chimie ordinaire ».
Mais ne vous réjouissez pas encore d'avoir une rencontre rapprochée avec ces "extraterrestres sombres".
Notre univers est un merveilleux, endroit encore déroutant.
Au cours des dernières décennies, nous avons réalisé que 84,5% de la matière de l'univers est invisible. Étant donné le surnom plutôt maladroit de "matière noire, " cette substance existe dans un état qui n'interagit pas avec la matière " ordinaire ". Comme " l'énergie noire, " ces choses sont "sombres" parce que nous ne comprenons pas ce qu'elles sont.
S'il y avait un morceau de matière noire sur mon bureau, Je n'aurais aucun moyen de savoir qu'il était là. En réalité, le morceau de matière noire ne pouvait pas du tout "s'asseoir" sur mon bureau. Il tomberait à travers le bureau et le sol et descendrait dans la croûte terrestre, accélérant vers le puits gravitationnel au cœur de notre planète. Ou il pourrait zoomer inexplicablement dans l'espace. La matière noire interagit si faiblement que la masse traverserait toute la matière ordinaire comme si elle n'était même pas là.
A petite échelle, l'effet gravitationnel de la matière noire est minuscule, mais sur des distances cosmologiques, la présence de la matière noire est très certainement ressentie - elle peut être indirectement observée à partir de son influence gravitationnelle sur les amas de galaxies et de son impact sur le spin des galaxies. Alors on savoir c'est dehors, nous ne pouvons tout simplement pas le voir.
Cependant, nous ne savons pas ce que "c'est", bien qu'il y ait des théories.
La matière ordinaire - alias matière baryonique - interagit via l'électromagnétisme, gravitationnelle, forces nucléaires faibles et fortes. Ces forces transfèrent de l'énergie et fournissent la structure de toute matière. Matière noire, d'autre part, est généralement considéré comme un nuage amorphe de « trucs » qui ne peuvent pas interagir via l'électromagnétisme, forces faibles ou fortes. On suppose donc que la matière noire est « non baryonique ». (Bien qu'il existe certaines théories qui font allusion à une source baryonique de matière noire - notamment les MACHO, ou des objets de halo compacts massifs. Seuls les effets gravitationnels de la matière non baryonique peuvent être observés lorsqu'une quantité suffisante de matière s'agglutine.
Le principal candidat dans la recherche de matière noire est le bien nommé WIMP, acronyme de particules massives à interaction faible. Comme son nom l'indique, cette particule hypothétique n'interagit pas avec la matière normale - elle est donc non baryonique.
Les modèles cosmologiques établis prédisent que la matière noire - qu'il s'agisse de WIMPs ou d'une autre forme comme les "axions" - donne la structure de notre univers et est généralement simplifiée à l'extrême comme la "colle" qui maintient notre univers ensemble. Agglutination comme une toile 3D en expansion, la matière noire influence l'évolution des galaxies. Comme des perles sur une ficelle, ces amas de matière noire enfermaient gravitationnellement la matière ordinaire dans des amas de galaxies avec de vastes vides vides entre les deux.
L'astronome Vera Rubin, en observant le spin des galaxies, a d'abord noté que la plupart de la matière dans les galaxies ne peut pas être vue. Seul un petit pourcentage est visible sous forme d'étoiles, gaz et poussières; le reste est contenu dans un grand halo de matière noire invisible. C'est comme si notre galaxie visible de matière ordinaire n'était que l'enjoliveur d'une énorme roue de matière noire qui s'étend bien au-delà des limites de ce que nous pouvons voir.
Dans une recherche publiée par Randall et son équipe en 2013, une vue plus complexe de la matière noire a été explorée et appliquée à cette "galaxie noire" massive dans laquelle notre galaxie visible est intégrée. Dans cette vue, le halo de matière noire de notre galaxie n'est pas composé d'un seul type de masse amorphe de matière non baryonique.
"Il semble très étrange de supposer que toute la matière noire est composée d'un seul type de particule, " écrit Randall dans son éditorial. "... un scientifique impartial ne devrait pas supposer que la matière noire n'est pas aussi intéressante que la matière ordinaire et manque nécessairement d'une diversité de matière similaire à la nôtre. "
Tout comme notre univers visible est régi par le modèle standard de la physique - une famille de particules (dont le célèbre boson de Higgs) et de forces bien testées, un modèle riche et varié de particules de matière noire et de forces noires pourrait-il opérer dans ce halo galactique noir ?
Cette recherche suit le chemin logique en supposant qu'il existe une riche variété de physique inconnue dans le secteur sombre, pourrait-il y avoir un univers - appelons-le "l'univers de l'ombre" - qui existe parallèlement au nôtre et possède toutes les complexités que notre univers visible a à offrir ?
Les astrophysiciens ont émis l'hypothèse dans le passé que des "étoiles noires" - des étoiles faites de matière noire - pourraient avoir existé dans notre univers primordial et pourraient persister à ce jour. Si c'est le cas, Randall soutient, peut-être que des "planètes sombres" se sont formées, trop. Elle pousse ensuite cette idée un peu plus loin :s'il existe une famille de particules de matière noire, régies par des forces accessibles uniquement dans le secteur obscur, ce royaume pourrait-il aussi avoir une chimie complexe ? Si c'est le cas, peut-il y avoir de la vie ?
S'il existe une "vie d'ombre" qui vit ses jours parallèlement à notre univers, vous pouvez oublier tout espoir de le détecter, toutefois.
"Vous n'avez aucune idée à quel point la vie dans la matière noire pourrait être mignonne - et vous ne le ferez certainement jamais." La physicienne théoricienne Lisa Randall, écrire en Nautilus
Il pourrait être tentant d'utiliser cette hypothèse pour expliquer des mystères quotidiens ou même des affirmations paranormales que la science ne peut confirmer. Et si des « fantômes » ou des « lumières dans le ciel » inexplicables étaient ces créatures sombres faisant sentir leur présence dans notre royaume ?
Bien que cela puisse faire un scénario de science-fiction amusant, les créatures sombres vivraient dans l'univers de l'ombre qui est totalement incompatible avec la matière ordinaire. Leurs particules et leurs forces n'auraient aucun impact sur notre univers. Je pourrais taper cet article au fond d'une forêt tropicale de matière noire remplie de créatures dans un écosystème de matière noire rugissant, mais je n'en ai aucune idée.
Mais comme nous coexistons avec cet univers d'ombre dans le même espace-temps - aucune dimension supplémentaire ou univers multiples requis - il est un signal qui pourrait être transféré.
Les ondes gravitationnelles n'ont été découvertes qu'en 2016 et la première détection de ces ondulations dans l'espace-temps a été causée par la collision de trous noirs. Il semble plausible que des ondes gravitationnelles soient détectées dans le secteur sombre ainsi que dans notre univers, mais seuls les événements cosmiques les plus puissants du secteur obscur seraient détectables ici.
En bref, nous ne prouverons presque certainement jamais l'existence de créatures mignonnes de matière noire, mais Randall fait un point important. En imaginant la source de la matière noire, nous serions sages d'aller au-delà de notre préjugé selon lequel la matière noire est une simple particule; il pourrait représenter une famille complexe de particules de matière noire et de forces qui dépassent ce que nous pouvons imaginer.
