décembre 6, 2022

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La matière noire a alimenté les premières étoiles de l’univers – nouvelle étude

La matière noire n’est pas vraiment Faire beaucoup de n’importe quoi dans le monde d’aujourd’hui. Mais dans les premiers jours de l’univers, il y avait peut-être des poches de matière noire d’une densité suffisamment élevée pour fournir une source de chaleur aux étoiles nouvellement formées. Bienvenue dans le monde étrange et merveilleux de « Dark Stars ».

danse de la matière noire

Les modèles de matière noire les plus simples sont incroyablement ennuyeux. Il est juste… assis là, tire. Nous ne connaissons son existence que par le subtil effet gravitationnel sur les galaxies et les structures plus grandes de l’univers. Il ne réagit pas avec la lumière, avec la matière ordinaire, ni même avec lui-même. En ce moment même, vous nagez peut-être dans une vaste mer de particules de matière noire, et vous ne le sauriez même pas.

Mais ceci est une image simplifiée de la matière noire Il a quelques problèmes. Lorsque les astrophysiciens exécutent des simulations informatiques de la formation des galaxies, y compris de la matière noire, ils constatent que si les particules de matière noire sont si ennuyeuses, elles ne le sont pas tout à fait aussi ennuyeuses. correspondre à la réalité. Les noyaux des galaxies deviennent plus denses que ce que nous observons, et les galaxies typiques ont beaucoup plus de satellites que nous n’en voyons.

Alors peut-être que la matière noire est un peu compliquée. Il peut toujours ne pas interagir avec la lumière ou avec la matière ordinaire, mais c’est peut-être Parfois, elle interagit avec elle-même. Cette auto-interaction ne peut pas être très forte ; Cependant, sinon, la matière noire se rassemblera en très petites boules ou s’autodétruira il y a longtemps.

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L’hypothèse de « l’interaction mais pas beaucoup » rend difficile pour les astronomes de trouver des moyens Testez le scénario. Heureusement, les astronomes sont des gens très intelligents.

Matière noire : jeunesse et ténèbres

Le tout premier univers, alors qu’il n’avait que quelques centaines de millions d’années, était très différent d’aujourd’hui. Premièrement, il était plus dense, avec toute la matière de l’univers contenue dans un volume beaucoup plus petit. Deuxièmement, il faisait plus sombre parce que les étoiles et les galaxies ne s’étaient pas encore formées.

À l’époque, l’univers se composait de matière noire (quelle qu’elle soit) et d’hydrogène et d’hélium neutres. Lentement, au cours des éons, tout ce matériau a commencé à se décomposer en raison de la gravité, formant des structures de plus en plus grandes. Les premières étoiles ont commencé à former des amas denses ne dépassant pas mille parties de la taille du Soleil. Dans l’image traditionnelle de la formation des premières étoiles, ces masses ont progressivement grandi pour devenir des géants cent fois plus gros que le Soleil, alimentés par la fusion nucléaire dans leur noyau.

Les premières étoiles étaient composées uniquement d’hydrogène et d’hélium. Équipe scientifique NASA/WMAP

Mais une équipe d’astrophysiciens a réalisé que l’histoire traditionnelle pourrait être différente, rapportent-ils dans un nouveau document de recherche Récemment paru dans un magazine préimprimé arXiv. Si la matière noire interagit avec elle-même, alors lorsque les particules de matière noire entrent en collision, elles libèrent très peu d’énergie. Toutes les collisions ne produisent pas grand-chose, mais dans les premiers jours de l’univers, les sites de formation d’étoiles avaient probablement une densité suffisamment élevée pour annihiler la matière noire pour en faire un acteur majeur.

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Dans ce scénario, les premières étoiles ne sont pas alimentées par la fusion nucléaire mais plutôt par l’élimination de la matière noire dans leurs noyaux. L’équipe de recherche les appelle « étoiles noires », bien que les étoiles elles-mêmes soient encore constituées principalement de matière naturelle. Ces étoiles n’existent pas dans l’univers moderne car la densité de matière noire est très faible, nous ne pouvons donc pas les voir dans la galaxie aujourd’hui.

Mais les chercheurs espèrent que le télescope spatial James Webb, conçu spécifiquement pour étudier l’univers primitif et la formation des premières étoiles, pourra voir directement ces étoiles noires.

Cet article a été initialement publié univers aujourd’hui par Paul M. Sutter. Lis le L’article d’origine est ici.