Africa-Press – Guinee Bissau. Et si la fameuse matière noire que l’on recherche partout dans l’Univers était là, presque sous nos yeux, au cœur d’étoiles éblouissantes photographiées par le télescope spatial James Webb ? Voilà qui résoudrait l’un des plus épais mystères de la cosmologie.
Une hypothèse étonnante
La matière noire représente 27 % de la matière totale contenue dans l’Univers, mais on ignore tout de sa nature car elle n’interagit avec rien. On ne détecte sa présence que parce qu’elle agit sur la matière classique au travers de l’interaction gravitationnelle. Mais en juillet dernier, une équipe de chercheurs de l’Université d’Austin, au Texas (États-Unis), fait une hypothèse étonnante.
Dans un article publié dans le journal de l’Académie des sciences américaine, les scientifiques désignent trois objets “Jades” rougeâtres observés par le JWST fin 2022 au tout début de l’Univers comme des candidats au titre de premières étoiles de matière noire.
Illuminer l’enfance de l’Univers
Le concept d’étoile noire remonte à 2008 : les Américains Douglas Spolyar, Katherine Freese (également cosignataire de l’article de juillet 2023) et Paolo Gondolo proposent alors un modèle d’étoiles composées en partie de matière noire. Elles atteindraient plusieurs millions de fois la masse de notre Soleil, et brilleraient jusqu’à 10 milliards de fois plus ! Elles auraient illuminé l’enfance de l’Univers, avant même les étoiles ordinaires, d’où l’excitation autour des observations du James Webb.
Car ces fameux objets Jades sont vus seulement quelques centaines de millions d’années après le Big Bang. Pour l’heure, ils sont catalogués comme des galaxies précoces. Mais pour Katherine Freese, “cela peut être des galaxies contenant des millions d’étoiles […] ou bien des étoiles noires, car une seule étoile noire émet assez de lumière pour rivaliser avec une galaxie tout entière “.
Un scénario en partie contesté
Alors, galaxies précoces ou étoiles noires ? Selon le modèle de formation des étoiles noires, les protogalaxies étaient peuplées d’amas très denses de matière noire, ainsi que d’hydrogène et d’hélium gazeux. Le gaz se refroidissant, il s’est effondré sur lui-même, entraînant la matière noire avec lui. Les particules de matière noire se sont trouvées comprimées jusqu’à s’annihiler entre elles, dégageant de la chaleur. Ce chauffage s’est opposé à l’effondrement gravitationnel du gaz. Le noyau n’a pas pu atteindre la densité nécessaire pour commencer la fusion nucléaire. Au lieu de cela, l’astre a continué d’amasser du gaz et de la matière noire, devenant beaucoup plus gros et brillant.
Mais certaines étapes de ce scénario sont contestées. Notamment, des simulations en 3D réalisées en 2014 par l’équipe d’Athena Stacy, de l’Université de Californie (États-Unis), ont montré que les réactions d’annihilation n’empêcheraient pas l’effondrement du gaz… Par ailleurs, s’il est vrai que la présence de galaxies si tôt dans l’Univers surprend, les modèles parviennent tout de même à expliquer leur existence. L’option “étoile de matière noire” n’est donc pas indispensable pour justifier ces lumières si précocement dans l’Univers.
Les partisans des étoiles noires ne se démoralisent pas pour autant. Ils attendent avec impatience de nouvelles mesures de la lumière émise par ces objets Jades, estimant qu’elle sera différente selon qu’elle provienne d’une galaxie, ou d’une étoile de matière noire.
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