Le télescope spatial James Webb (JWST), lancé en 2022, a radicalement remodelé notre compréhension des premiers univers. Pourtant, l’une des plus grandes énigmes de la cosmologie – la nature de la matière noire – reste insaisissable. De nouvelles recherches suggèrent que le JWST pourrait bientôt offrir une percée, non pas en voyant directement la matière noire (qui n’interagit pas avec la lumière), mais en révélant ses empreintes gravitationnelles sur les formes d’anciennes galaxies.
On estime que la matière noire représente 85 % de toute la matière de l’univers. Le problème est qu’elle n’émet, n’absorbe ni ne reflète la lumière, ce qui rend la détection directe impossible. Les scientifiques savent qu’elle existe en raison de ses effets gravitationnels sur la matière visible et la lumière. Cela signifie que la matière noire n’est pas constituée de protons, de neutrons et d’électrons ordinaires. Malgré des décennies de recherche, d’hypothétiques particules de matière noire restent malheureusement non confirmées.
La nouvelle étude, publiée dans Nature Astronomy, propose que l’influence gravitationnelle de la matière noire pourrait expliquer les formes étonnamment allongées de certaines jeunes galaxies. Traditionnellement, les simulations supposent que les galaxies se forment lorsque le gaz se rassemble le long de fils de matière noire, donnant naissance à des structures sphériques. Mais le JWST observe de plus en plus de galaxies filamenteuses et étirées dans l’univers primitif qui ne correspondent pas facilement à ce modèle.
Les chercheurs dirigés par Álvaro Pozo, du Centre International de Physique de Donostia, ont testé des simulations avec différents types de matière noire. Ils ont découvert que la « matière noire floue » (particules ultralégères ayant un comportement ondulatoire) ou la « matière noire chaude » (particules se déplaçant plus rapidement) pourraient expliquer ces formes étranges.
“Si les particules d’axions ultralégères constituent la matière noire, leur comportement semblable à celui d’une onde quantique empêcherait la formation d’échelles physiques inférieures à quelques années-lumière pendant un certain temps, contribuant ainsi au comportement filamentaire lisse que JWST voit maintenant à de très grandes distances”, a expliqué Pozo.
La clé est que ces modèles alternatifs de matière noire créent des filaments plus lisses que le modèle standard Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Le gaz et les étoiles circulent le long de ces filaments, donnant naissance à des galaxies allongées. Le JWST continuera à scanner ces premières galaxies, pendant que les chercheurs peaufinent leurs simulations. La combinaison de ces observations avec une modélisation théorique pourrait enfin aider à résoudre le mystère de la matière noire.
Il s’agit d’une étape cruciale car comprendre la matière noire ne consiste pas seulement à compléter notre image cosmologique ; il s’agit de révéler les éléments fondamentaux de l’univers. La capacité du JWST à observer l’univers primitif avec une clarté sans précédent constitue le meilleur espoir à ce jour de percer ce mystère vieux de plusieurs décennies.
