Des résultats récents publiés dans The Astrophysical Journal Letters améliorent notre compréhension de la matière noire, qui serait responsable de 85 % de la matière de l'univers. Les courants stellaires, groupes d'étoiles se déplaçant le long d'une trajectoire commune, sont fortement influencés par la matière noire, ce qui en fait des outils essentiels pour étudier cette substance insaisissable. Des caractéristiques telles que les lacunes et les spur dans ces courants fournissent des informations vitales sur la distribution et le comportement de la matière noire dans les galaxies.
Le halo galactique de la Voie lactée, une région sphérique s'étendant au-delà du bord visible de la galaxie, contient à la fois de la matière noire et des courants stellaires connus. Les chercheurs ont identifié que les caractéristiques de spur et de lacune dans le courant GD-1 ne peuvent pas être uniquement attribuées aux influences gravitationnelles des amas globulaires ou des galaxies satellites. Au lieu de cela, ces anomalies suggèrent la présence d'un objet perturbateur non identifié : un sous-halo dense.
Le professeur Yu, physicien et astronome, a déclaré : "Les sous-halos CDM manquent généralement de la densité nécessaire pour produire les caractéristiques distinctives observées dans le courant GD-1. Cependant, notre recherche démontre qu'un sous-halo SIDM en effondrement pourrait atteindre la densité nécessaire. Un tel sous-halo compact exercerait l'influence gravitationnelle requise pour expliquer les perturbations observées dans le courant GD-1."
Contrairement à la matière noire froide traditionnelle (CDM), qui suppose que les particules de matière noire n'interagissent pas, les théories de la matière noire auto-interagissante (SIDM) proposent que ces particules peuvent interagir via une nouvelle force noire. Pour valider leur hypothèse, l'équipe de Yu a utilisé des simulations N-corps avancées pour modéliser le comportement d'un sous-halo SIDM en effondrement.
Yu a déclaré : "Nos résultats fournissent une nouvelle explication pour les caractéristiques de spur et de lacune dans GD-1, auparavant considérées comme indiquant une rencontre proche avec un objet dense. Dans notre scénario, le perturbateur est le sous-halo SIDM, perturbant les distributions spatiales et de vitesse des étoiles dans le courant, menant aux caractéristiques distinctives que nous observons dans le courant GD-1."
Cette recherche éclaire non seulement les propriétés de la matière noire, mais souligne également le potentiel des courants stellaires comme méthode d'investigation de la dynamique galactique. Yu a ajouté : "Ce travail ouvre une nouvelle avenue prometteuse pour explorer les propriétés auto-interagissantes de la matière noire à travers les courants stellaires. C'est une avancée passionnante dans notre compréhension de la matière noire et de la dynamique de la Voie lactée."
La recherche a reçu le soutien du Département de l'énergie des États-Unis et de la Fondation John Templeton. Les collaborateurs comprenaient Xingyu Zhang et Daneng Yang de l'UC Riverside, et Ethan O. Nadler de l'UC San Diego.