La future antenne spatiale interférométrique laser (LISA) sera un énorme instrument permettant aux astronomes d'étudier des phénomènes tels que la collision de trous noirs et les ondes gravitationnelles se déplaçant dans l'espace-temps. Des chercheurs de l'Université de Zurich ont maintenant découvert que LISA pourrait également faire la lumière sur l'insaisissable particule de matière noire.

L'antenne spatiale interférométrique laser (LISA) permettra aux astrophysiciens d'observer les ondes gravitationnelles émises par les trous noirs lorsqu'ils entrent en collision ou capturent d'autres trous noirs. LISA sera composé de trois engins spatiaux en orbite autour du soleil dans une formation triangulaire constante. Le passage des ondes gravitationnelles déformera légèrement les côtés du triangle, et ces distorsions minimales peuvent être détectées par des faisceaux laser reliant l'engin spatial. LISA pourrait ainsi donner un nouveau sens à la perception de l'univers par les scientifiques et leur permettre d'étudier des phénomènes invisibles dans différents spectres lumineux.

Des scientifiques du Centre d'astrophysique théorique et de cosmologie de l'Université de Zurich, avec des collègues de Grèce et du Canada, ont maintenant découvert que LISA sera non seulement capable de mesurer ces ondes jusqu'alors non étudiées, mais pourrait aussi aider à dévoiler des secrets sur la matière noire.

On pense que les particules de matière noire représentent environ 85 % de la matière de l'univers. Cependant, ils ne sont encore qu'hypothétiques - le nom fait référence à leur caractère insaisissable. Mais les calculs montrent que de nombreuses galaxies seraient déchirées au lieu de tourner si elles n'étaient pas maintenues ensemble par une grande quantité de matière noire.

C'est particulièrement vrai pour les galaxies naines. Bien que ces galaxies soient petites et faibles, ils sont aussi les plus abondants dans l'univers. Ce qui les rend particulièrement intéressants pour les astrophysiciens, c'est que leurs structures sont dominées par la matière noire, ce qui en fait des laboratoires naturels pour étudier cette forme insaisissable de la matière.

Les trous noirs et la matière noire sont connectés

Dans une nouvelle étude publiée dans Lettres de revues astrophysiques , UZH Ph.D. l'étudiant Tomas Ramfal a réalisé des simulations informatiques à haute résolution de la naissance de galaxies naines, donnant des résultats surprenants. Calculer l'interaction de la matière noire, étoiles et les trous noirs centraux de ces galaxies, l'équipe de scientifiques de Zurich a découvert un lien fort entre les taux de fusion de ces trous noirs et la quantité de matière noire au centre des galaxies naines. La mesure des ondes gravitationnelles émises par la fusion des trous noirs peut ainsi fournir des indications sur les propriétés de l'hypothétique particule de matière noire.

La connexion nouvellement découverte entre les trous noirs et la matière noire peut maintenant être décrite de manière mathématique et exacte pour la première fois. Lucio Mayer, le chef de groupe, dit, "La matière noire est la qualité distinctive des galaxies naines. Nous avons donc longtemps soupçonné que cela devrait également avoir un effet clair sur les propriétés cosmologiques."

La connexion arrive à un moment opportun, étant donné que les préparatifs de la conception finale de LISA sont en cours. Les résultats préliminaires des simulations des chercheurs ont été accueillis avec enthousiasme lors des réunions du consortium LISA. La communauté des physiciens voit dans la nouvelle utilisation des observations d'ondes gravitationnelles une nouvelle perspective prometteuse pour l'une des plus grandes futures missions spatiales européennes, qui devrait être lancé dans environ 15 ans et pourrait lier la cosmologie et la physique des particules, l'incroyablement grand et l'incroyablement petit.