La matière noire, l’une des substances les plus étranges de l’univers, est devenue plus étrange.

Il s’avère que ce matériau mystérieux (et invisible) pourrait se multiplier en convertissant la matière de la variété de jardin en plus de matière noire, comme une sorte de glace cosmique-9, ont rapporté des chercheurs le 3 novembre dans la revue Physical Review Letters.

Ce type de multiplication est appelé croissance exponentielle, et il apparaît tout le temps dans les modèles de la nature, des colonies bactériennes aux populations de guêpes parasites, selon des recherches antérieures publiées dans Nature.

« Nous nous demandions simplement, pourriez-vous faire croître la matière noire de manière exponentielle en fonction de son abondance? » Joshua Ruderman, physicien des particules à l’Université de New York et co-auteur de l’article Physical Review Letters, a déclaré à Live Science. « Et nous avons mis au point un moyen simple de le faire. »

Connexes: 8 façons dont nous savons que les trous noirs existent vraiment

La matière noire est une énigme cosmologique depuis que le légendaire astronome suisse Fritz Zwicky l’a décrite pour la première fois dans un article de1933. C’est le jumeau invisible et intouchable de la matière régulière, ou « baryonique », qui constitue tout ce que nous pouvons voir dans l’univers: la Terre, les étoiles, les arbres et même les gens. Les scientifiques ne savent pas de quoi est faite la matière noire ou comment elle est apparue – mais ils savent qu’elle représente environ 85% de toute la matière de l’univers, selon le CERN.

Mais si la matière noire n’interagit pas avec la lumière et que les scientifiques ne peuvent pas la voir, comment peuvent-ils dire que la matière noire est si omniprésente ? La matière noire révèle son existence par ses effets gravitationnels sur d’autres objets célestes, comme les étoiles et même des galaxies entières. Par exemple, les chercheurs de la NASA ont détecté certains amas d’étoiles exerçant beaucoup plus de gravité que ce qui devrait être possible en fonction de la quantité de matière visible qu’ils contiennent. « Ces observations n’auraient pas de sens sans la présence de matière noire », a déclaré Kevork Abazajian, cosmologiste à l’Université de Californie à Irvine, à Live Science.

Le mécanisme nouvellement proposé suggère que la nouvelle matière noire provient de la matière ordinaire. Un mécanisme plus ancien important, appelé « gel-out », postule que la matière noire s’est formée dans l’univers primitif, lorsque toutes les particules ont été écrasées ensemble dans une soupe chaude et dense appelée le « bain thermal », a écrit Adam Green, physicien à l’Université de St. Thomas dans le Minnesota, sur le blog ParticleBites. Selon cette théorie, la grande majorité de ces particules ont commencé sous forme de matière noire, qui ont été détruites dès qu’elles sont entrées en contact avec de la matière régulière (un phénomène connu appelé annihilation). L’inverse de cette réaction théorique, dans laquelle la matière noire a remplacé la matière régulière abondante dans l’univers primitif, est connu sous le nom de « freeze-in ».

Ruderman et ses co-auteurs ont pris le modèle de congélation à l’extrême. Ils suggèrent qu’au début, la matière ordinaire l’emportait beaucoup sur la matière noire – mais cela a commencé à changer très rapidement. Lorsqu’une particule de matière noire est entrée en contact avec une autre particule, ils ont postulé, elle a annihilé l’autre particule et a craché deux particules de matière noire. Ceci est similaire à la façon dont d’autres particules fondamentales, comme les positrons et les électrons, s’annihilent l’une l’autre pour produire deux photons. Contrairement au mécanisme de congélation, ce modèle produit de la matière noire à un rythme exponentiel, plutôt que logarithmique (ou ralentissant progressivement). « C’est un mécanisme totalement différent. Et c’est intéressant à explorer », a déclaré Abazajian, qui n’a pas participé à l’étude. Si c’est bien le véritable mécanisme, il offre une explication solide du rapport actuel de six pour un de la matière noire à la matière régulière.

Mais si la matière noire convertit tout le reste en plus de matière noire, cela signifie-t-il que l’univers entier est condamné à devenir un grand blob de matière noire ?

Pas forcément. « Si cela continuait trop longtemps, vous vous retrouveriez avec un univers avec beaucoup plus de matière noire que notre univers », a déclaré Ruderman. Mais le nouveau mécanisme ne fonctionne qu’à une température extrêmement élevée. Au fur et à mesure que l’univers se refroidissait, a expliqué Ruderman, la réaction a cessé et la quantité de matière noire s’est fixée. « C’est une propriété universelle de l’équilibre. »

Cependant, le modèle de croissance exponentielle ne reste qu’un des nombreux mécanismes possibles pour expliquer la matière noire. « En ce moment », a déclaré Ruderman, « Nous avons plus de questions que de réponses. »

Publié à l’origine sur Live Science.