Dans la recherche continue de la matière noire dans notre univers, les scientifiques pensent avoir trouvé un détecteur unique et puissant :les exoplanètes.

Dans un nouveau journal, deux astrophysiciens suggèrent que la matière noire pourrait être détectée en mesurant l'effet qu'elle a sur la température des exoplanètes, qui sont des planètes en dehors de notre système solaire.

Cela pourrait fournir de nouvelles informations sur la matière noire, la substance mystérieuse qui ne peut être directement observée, mais qui représente environ 80% de la masse de l'univers.

"Nous pensons qu'il devrait y avoir environ 300 milliards d'exoplanètes à découvrir, " a déclaré Juri Smirnov, membre du Center for Cosmology and Astroparticle Physics de l'Ohio State University.

"Même trouver et étudier un petit nombre d'entre eux pourrait nous donner beaucoup d'informations sur la matière noire que nous ne connaissons pas maintenant."

Smirnov a co-écrit l'article avec Rebecca Leane, chercheur postdoctoral au SLAC National Accelerator Laboratory de l'Université de Stanford. Il a été publié aujourd'hui (22 avril, 2021) dans la revue Lettres d'examen physique .

Smirnov a dit que lorsque la gravité des exoplanètes capture la matière noire, la matière noire voyage jusqu'au noyau planétaire où elle « s'annihile » et libère son énergie sous forme de chaleur. La matière plus sombre qui est capturée, plus il devrait chauffer l'exoplanète.

Ce réchauffement pourrait être mesuré par le télescope spatial James Webb de la NASA, un télescope infrarouge dont le lancement est prévu en octobre et qui pourra mesurer la température d'exoplanètes lointaines.

"Si les exoplanètes ont ce chauffage anormal associé à la matière noire, nous devrions pouvoir le ramasser, " a déclaré Smirnov.

Les exoplanètes peuvent être particulièrement utiles pour détecter la matière noire légère, Smirnov a dit, qui est de la matière noire avec une masse inférieure. Les chercheurs n'ont pas encore sondé la matière noire légère par détection directe ou d'autres expériences.

Les scientifiques pensent que la densité de matière noire augmente vers le centre de notre galaxie de la Voie lactée. Si c'est vrai, les chercheurs devraient découvrir que plus les planètes sont proches du centre galactique, plus leurs températures devraient augmenter.

"Si nous trouvions quelque chose comme ça, Ce serait super. Clairement, nous aurions trouvé de la matière noire, " a déclaré Smirnov.

Smirnov et Leane proposent un type de recherche qui impliquerait de regarder près de la Terre des géantes gazeuses – appelées « Super Jupiters » – et des naines brunes pour des preuves de réchauffement causé par la matière noire. L'un des avantages d'utiliser des planètes comme celle-ci comme détecteurs de matière noire est qu'elles n'ont pas de fusion nucléaire, comme le font les étoiles, il y a donc moins de "chaleur de fond" qui rendrait difficile la recherche d'un signal de matière noire.

En plus de cette recherche locale, les chercheurs suggèrent une recherche d'exoplanètes voyous lointaines qui ne sont plus en orbite autour d'une étoile. L'absence de rayonnement d'une étoile réduirait à nouveau les interférences qui pourraient obscurcir un signal de la matière noire.

L'un des avantages de l'utilisation d'exoplanètes comme détecteurs de matière noire est qu'elle ne nécessite aucun nouveau type d'instrumentation tel que des télescopes, ou des recherches qui ne sont pas déjà en cours, dit Smirnov.

A partir de maintenant, les chercheurs en ont identifié plus de 4, 300 exoplanètes confirmées et 5 autres, 695 candidats sont actuellement sous enquête. Gaïa, un observatoire spatial de l'Agence spatiale européenne, devrait identifier des dizaines de milliers de candidats potentiels supplémentaires au cours des prochaines années.

"Avec tant d'exoplanètes étudiées, nous aurons une formidable opportunité d'en apprendre plus que jamais sur la matière noire, " a déclaré Smirnov.