Le télescope spatial James Webb de la Nasa a repéré trois objets brillants que les astronomes soupçonnent d’être des objets de la taille d’un monstre alimentés par des particules annihilantes de matière noire.
S’ils sont confirmés, les résultats, publiés dans la revue PNASpourrait révéler de nouvelles perspectives sur le type de matière qui reste l’un des problèmes les plus non résolus de toute la physique.
La matière noire est un composant théorique mais non découvert de l’univers, dont la présence est prédite sur la base de son attraction gravitationnelle, car elle n’absorbe, ne réfléchit ni n’émet de lumière, ce qui la rend extrêmement difficile à repérer.
“Découvrir un nouveau type d’étoile est assez intéressant en soi, mais découvrir que c’est la matière noire qui alimente cela – ce serait énorme”, a déclaré la co-auteure de l’étude Katherine Freese de l’Université du Texas à Austin.
Bien que les estimations indiquent que la matière noire représente environ un quart de l’univers connu, sa nature a échappé aux scientifiques, qui soupçonnent qu’elle pourrait être formée par un nouveau type de particule élémentaire non découverte.
Un candidat principal pour une telle particule est les particules massives à faible interaction théorisées.
Ces particules sont soupçonnées de s’annihiler lorsqu’elles entrent en collision, déposant de la chaleur dans les nuages d’hydrogène qui s’effondrent et les convertissant en étoiles sombres brillantes.
L’identification de ces “étoiles noires” supermassives – qui pourraient atteindre plusieurs millions de fois la masse du Soleil et jusqu’à 10 milliards de fois plus brillantes – pourrait ouvrir de nouvelles portes à la compréhension de la matière noire.
Les étoiles noires pourraient également démêler l’une des mystérieuses observations du télescope Webb qui suggère qu’il y a trop de grandes galaxies dans l’univers primitif pour correspondre aux prédictions de l’origine et du destin du cosmos.
“Il est plus probable que quelque chose dans le modèle standard [of cosmology] doit être ajusté, car proposer quelque chose d’entièrement nouveau, comme nous l’avons fait, est toujours moins probable », a déclaré le Dr Freese.
“Mais si certains de ces objets qui ressemblent à des galaxies primitives sont en fait des étoiles noires, les simulations de formation de galaxies concordent mieux avec les observations”, a-t-elle expliqué.
Les trois étoiles sombres probables – JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 et JADES-GS-z11-0 – ont été initialement identifiées comme des galaxies en décembre dernier.
Les recherches ont suggéré qu’ils existaient environ 320 à 400 millions d’années après le Big Bang, ce qui en fait l’un des premiers objets jamais vus.
Une nouvelle analyse des données suggère cependant qu’il existe deux possibilités concurrentes pour ces objets.
« La première est qu’il s’agit de galaxies contenant des millions d’étoiles ordinaires de population III. L’autre est que ce sont des étoiles noires. Et croyez-le ou non, une étoile noire a suffisamment de lumière pour rivaliser avec toute une galaxie d’étoiles », a expliqué le Dr Freese.
Les scientifiques ont théorisé ce que la matière noire pourrait probablement faire à la formation de certaines des premières étoiles de l’univers.
Ils soupçonnent que des amas très denses de matière noire auraient pu exister au centre des premières galaxies avec des nuages d’hydrogène et d’hélium gazeux.
Au fur et à mesure que le gaz se refroidissait, il se serait effondré et aurait entraîné de la matière noire avec lui.
Les particules de matière noire se seraient alors de plus en plus annihilées en raison de la densité croissante de l’agglutination, ajoutant de plus en plus de chaleur.
Ceci, soupçonnent les scientifiques, aurait empêché le gaz de s’effondrer complètement pour soutenir la fusion comme on le voit dans une étoile ordinaire.
Au lieu de cela, le nuage aurait continué à rassembler plus de gaz et de matière noire, devenant « gros, gonflé et beaucoup plus brillant que les étoiles ordinaires ».
À la suite de ce processus unique de formation d’étoiles, dans les étoiles sombres, contrairement à leurs homologues stellaires ordinaires, la source d’énergie serait uniformément répartie plutôt que concentrée dans le noyau.
Et avec suffisamment de matière noire, ces étoiles mystérieuses pourraient également atteindre une taille et une luminosité monstrueuses.
