La matière noire, représentant près de 80 % de l’univers, pourrait avoir été formée avant le big bang, selon des recherches récentes. Une étude de l’Université du Texas propose que cette substance énigmatique ait émergé durant la période d’inflation. Les astrophysiciens avancent des théories innovantes expliquant son interaction avec les particules ordinaires, ainsi qu’un modèle appelé « inflation chaude via gel-in ultraviolet » qui pourrait éclairer la formation de la matière noire et d’autres particules essentielles à l’évolution de l’univers.
La Mystérieuse Nature de la Matière Noire
La matière noire, cette substance énigmatique qui compose près de 80 % de la matière de notre univers, pourrait avoir vu le jour bien avant l’émergence même de notre cosmos. Des scientifiques ont longtemps débattu sur sa nature et son origine. Récemment, une étude publiée dans la revue *Physical Review Letters* par des chercheurs de l’Université du Texas à Austin avance l’idée que la matière noire pourrait avoir été formée avant le big bang. Selon des estimations, cette matière noire représente environ 27 % de la masse totale et de l’énergie de l’univers, tandis que l’énergie noire en constitue 68 % et la matière « normale » seulement 5 %, comme l’indique la NASA.
Des Théories Innovantes sur la Création de la Matière Noire
Les astrophysiciens estiment qu’il y a cinq à six fois plus de matière noire que de matière ordinaire, incluant étoiles et planètes. Cette nouvelle recherche propose que la matière noire ait été générée durant la période d’inflation, qui a eu lieu juste avant le big bang. Cette théorie postule que l’univers a commencé comme une singularité, un point de densité et de température infinies, qui a ensuite connu une expansion rapide il y a environ 13,8 milliards d’années. Dans ce contexte, la matière noire aurait interagi avec les particules ordinaires, atteignant un équilibre thermique dans l’univers primordial, avant que l’univers ne commence à se refroidir et à s’étendre.
À mesure que l’univers se refroidissait, les particules de matière noire ne pouvaient plus s’annihiler rapidement, car l’interaction entre elles devenait insuffisante. Finalement, à une température critique, l’annihilation de ces particules a cessé, laissant derrière une abondance de matière noire encore présente aujourd’hui. Une autre théorie, le scénario du « gel-in », suggère que les particules de matière noire n’ont jamais été en équilibre thermique avec le reste de l’univers, interagissant si peu avec la matière ordinaire que leur annihilation était rare.
Les chercheurs ont proposé un nouveau modèle dénommé « inflation chaude via gel-in ultraviolet » (WIFI) pour expliquer comment la matière noire aurait pu être formée durant cette brève période d’inflation. Katherine Freese, co-auteur de l’étude, souligne que « ce qui est unique dans notre modèle, c’est que la matière noire est produite avec succès pendant l’inflation. » Contrairement à d’autres modèles où la matière produite est presque entièrement dissoute par l’expansion de l’univers, le modèle WIFI ouvre la porte à des découvertes futures, notamment en ce qui concerne la création d’autres particules essentielles à l’évolution de l’univers primordial, comme l’affirme Barmak Shams Es Haghi, co-auteur de l’étude.