Une éruption solaire de classe X1.6 clignote au milieu du soleil le 10 septembre 2014.
NASA/ODS
La matière noire s’avère être un sujet plutôt frustrant pour les physiciens, cosmologistes et autres scientifiques tournés vers l’extérieur. Toutes les données sur la matière noire sont gravitationnelles, et le manque d’autres preuves ne fait que dessiner une boîte sur la carte des particules où les scientifiques ont griffonné : « Voici la matière noire ».
La matière noire interagit si faiblement avec la matière ordinaire que nous ne la remarquons tout simplement pas par-dessus le vacarme de la matière ordinaire criant ivre à la barre de particules de l’Univers. Ce dont nous avons besoin, c’est de lui donner un endroit où briller, de le laisser prendre la vedette et chanter au karaoké. Il s’avère que l’intérieur d’une étoile pourrait bien être cet endroit.
Des flashs décevants dans le noir
La plupart des propositions de candidats à la matière noire utilisent l’extension la plus simple possible du modèle standard. Ces extensions permettent aux physiciens théoriciens d’estimer comment ces particules interagiraient avec la matière ordinaire.
Sur la base de ces idées, des physiciens expérimentaux ont installé de grands réservoirs de xénon dans les trous les plus profonds et les plus sombres qu’ils ont pu trouver et ont entouré les réservoirs de détecteurs de lumière, à la recherche d’indices d’événements rares – la matière noire entrant en collision avec la matière ordinaire. Ce sont des expériences étroitement contrôlées, où chaque éclair de lumière est analysé. Les réactions en chaîne non liées à la matière noire qui conduisent à des éclairs lumineux sont connues et contrôlées.
Jusqu’à présent, cependant, rien de concret n’a émergé.
En attendant, parce que nous ne savons pas vraiment ce qu’est la matière noire, les physiciens théoriciens ont laissé libre cours à leur imagination. Ils ont créé un zoo de possibles particules de matière noire. Les extensions du modèle standard permettent presque tout, il existe donc des propositions d’atomes, de molécules et même d’étoiles faites de matière noire. Oui, il pourrait y avoir un univers miroir entièrement invisible qui maintiendrait notre propre univers ensemble.
Éruptions stellaires passionnantes
S’il est vrai que la matière noire peut former des structures, il y a probablement des astéroïdes de matière noire volant autour de l’Univers. Parfois, des astéroïdes de matière noire entrent en collision avec des étoiles, puis les choses deviennent très excitantes.
La matière noire d’un astéroïde interagissant avec la matière réelle d’une étoile équivaut essentiellement à l’unité (car les étoiles sont plutôt denses). D’après ce que nous savons de l’Univers et de la formation des galaxies, les astéroïdes de matière noire doivent se déplacer très rapidement.
« Rapide », dans ce cas, signifie « plus rapide que la vitesse du son dans une étoile ». Ainsi, lorsqu’un astéroïde frappe une étoile, il produit une onde de choc acoustique de forme cylindrique. L’étoile agit comme une lentille acoustique – une étoile est moins dense et dévie les rayons acoustiques vers la surface – de sorte que l’onde de choc est vaguement focalisée autour du point d’entrée de l’astéroïde.
Ce processus agit pour intensifier l’onde de choc dans une région locale plutôt que de la laisser se propager. Puis, à mesure que l’onde de choc se rapproche de la surface, sa vitesse (par rapport à la vitesse du son) augmente, ce qui accroît son effet sur le milieu stellaire.
Ces deux processus sont suffisants pour que l’étoile émette une rafale de rayons X, avec une queue d’émission s’étendant dans la lumière visible. En d’autres termes, il y a un éclat de lumière qui est bien visible pour nos outils d’observation.
Les éruptions solaires sont fréquentes
Les chercheurs ont utilisé la densité de matière noire estimée d’un amas globulaire appelé 47 Tuc pour calculer la fréquence à laquelle les éruptions induites par des astéroïdes sombres seraient visibles par le télescope spatial Hubble (s’il avait les bons filtres en place). Les scientifiques ont conclu qu’une semaine d’observation devrait être suffisante pour détecter les éruptions. Ils ont ensuite examiné la base de données de Hubble et ont découvert que 47 Tuc avait fait l’objet d’une observation d’une semaine, mais avec le mauvais filtre en place. Sans surprise, il n’a rien trouvé.
En plus de Hubble, les chercheurs ont également envisagé un télescope spatial UV à grand champ qui sera bientôt déployé. Dans ce cas, les chercheurs proposent d’examiner les naines K (un ensemble d’étoiles relativement froides dans la séquence principale) qui sont locales selon les normes astronomiques. En effet, si des astéroïdes de matière noire existent et se comportent comme les chercheurs le prédisent, ce télescope ne peut éviter de détecter les éruptions qui en résultent. Il en serait de même pour tous les autres qui sont également conçus pour surveiller de larges sections du ciel dans l’ultraviolet.
Même notre propre Soleil serait sujet à des éruptions causées par des astéroïdes sombres. Les chercheurs estiment que le Soleil devrait entrer en collision avec un petit astéroïde chaque année. La preuve – les éruptions solaires – peut même déjà figurer dans le dossier d’observation.