L'Univers est rempli de matière invisible qui régit le mouvement des galaxies. Dans les années 1970, l'astronome Vera Rubin a montré que sans matière noire, les étoiles des périphéries se seraient depuis longtemps dispersées. Mais de quoi est-elle composée ? On l'ignore.

Une hypothèse avance que la matière noire se présente sous forme de nuages de particules ultra-légères enveloppant les trous noirs. Un tel nuage ressemble à un brouillard qui absorbe le son. Lorsqu'un trou noir plus petit tombe sur un plus gros, l'espace frémit, émettant un « bourdonnement » — les ondes gravitationnelles. Le brouillard de matière noire modifie ce son, l'assourdissant et le déformant. Le détecteur LISA, qui entrera en service dans les années 2030, telle une oreille attentive, percevra ces variations. Grâce au « carillon » déformé, les scientifiques détermineront la masse des particules et leurs propriétés, même si elles échappent aux interactions avec les particules du modèle standard — l'ensemble complet des particules connues.

Fait surprenant : ces particules peuvent être des milliards de fois plus légères que l'électron, mais leur pression collective dans le nuage peut modifier l'orbite d'un trou noir entier.