La matière noire est la timide la plus célèbre de l'astronomie depuis des décennies — invisible, intouchable, mais étrangement responsable de maintenir les galaxies ensemble comme de la colle cosmique. Le modèle standard de « matière noire froide » a plutôt bien fonctionné, mais à mesure que les télescopes se sont améliorés, ils ont commencé à remarquer des divergences gênantes. Les galaxies naines avaient des centres de matière noire étonnamment clairsemés, tandis que d'autres observations montraient des amas de matière noire étonnamment denses. Ces deux problèmes semblaient pointer dans des directions opposées, comme un GPS vous disant d'aller vers le nord et le sud simultanément.

Des physiciens de l'Observatoire de la Montagne Pourpre de l'Académie des Sciences de Chine (CAS) ont une nouvelle proposition : et si la matière noire n'était pas un seul type de particule ? Leur modèle de « matière noire auto-interagissante à deux composants » postule au moins deux types de particules de matière noire — une plus lourde, une plus légère — qui peuvent se heurter directement, pas seulement par gravité. Cela conduit à une « ségrégation de masse » : les particules plus lourdes dérivent vers les centres galactiques tandis que les plus légères s'éloignent, comme la lente migration des étoiles dans un amas.

En utilisant des simulations informatiques haute résolution et une modélisation théorique détaillée, l'équipe a découvert que ce processus explique naturellement à la fois les noyaux de faible densité dans les galaxies naines et les amas denses provoquant un fort lentillage gravitationnel. Le modèle augmente également la probabilité d'événements de lentillage gravitationnel à petite échelle, aidant à expliquer pourquoi les astronomes en voient plus que ce que les modèles traditionnels prédisent. En d'autres termes, la matière noire pourrait être plus compliquée que nous le pensions — mais d'une manière qui fait enfin concorder les observations désordonnées.

L'étude, publiée dans Science Bulletin, fait suite à des travaux antérieurs dans Physical Review D par Daneng Yang, Yi-Zhong Fan, Siyuan Hou et Yue-Lin Sming Tsai. L'Observatoire de la Montagne Pourpre est également impliqué dans la détection de la matière noire via le satellite DAMPE (Wukong), donc ils ne se contentent pas de théoriser — ils chassent.

Matériel fourni par Science China Press.