Des montagnes invisibles sur les étoiles : les ondes gravitationnelles traquent la matière noire ✛ ✦

Original: "First Constraints on the Ellipticities of Self-Interacting Fermionic Dark Matter Admixed Neutron Stars from Continuous Gravitational-Wave Searches"
arXiv:2606.05082v1 · 2026-06-03 · CC BY 4.0 · 1 min
La rotation d'étoiles à neutrons contenant de la matière noire génère des ondes gravitationnelles, aidant à étudier cette substance invisible.

Une étoile à neutrons est le noyau mort d'une étoile explosée, compressé à la taille d'une ville. Elle tourne comme une toupie parfaite. Mais si un amas de matière noire — cette substance invisible — s'y accumule, il forme une bosse plus fine qu'un cheveu mais aussi massive que l'Himalaya. Cette irrégularité fait vaciller l'étoile, et une onde gravitationnelle — une ondulation de l'espace-temps lui-même — s'échappe dans l'espace.

Une bosse plus fine qu'un cheveu, mais qui pèse autant qu'une chaîne de montagnes.

En comparant le modèle avec les données du détecteur LIGO, les scientifiques n'ont pas entendu ce tremblement. Cela signifie que les particules de matière noire ne peuvent pas trop s'agglutiner — sinon les ondes auraient été détectées depuis longtemps. La recherche se concentre sur les étoiles à neutrons — les restes de supernovae, parfois visibles comme des pulsars (découverts en 1967 par Jocelyn Bell Burnell). L'idée de piéger la matière invisible dans les étoiles remonte aux années 1930, quand Fritz Zwicky a suspecté une masse cachée dans les galaxies. Et le pionnier de la chasse aux ondes gravitationnelles, Rainer Weiss, rêvait déjà de tels détecteurs. Le silence actuel n'est pas un échec, mais un indice : peut-être que dans notre galaxie, de la matière noire se cache dans les étoiles, et la prochaine génération d'instruments l'entendra.

Si l'on pouvait voir la « montagne noire » sur une étoile à neutrons, elle apparaîtrait comme une protubérance de moins d'un millimètre de haut, mais avec une masse comparable à celle de l'Himalaya.

h_0 = \frac{4\pi^2 G}{c^4} \frac{\varepsilon I_{zz} f_{\rm GW}^2}{d}
h0 est l'amplitude de l'onde gravitationnelle, ε est l'ellipticité équatoriale, I_zz est le moment d'inertie, f_GW est la fréquence de l'onde gravitationnelle, d est la distance à la source
\varepsilon = \frac{|I_{xx} - I_{yy}|}{I_{zz}}
Mesure de l'écart par rapport à la symétrie axiale
Scientifiques
Fritz ZwickyVera RubinHenri PoincaréJoseph WeberStephen HawkingSubrahmanyan Chandrasekhar
Notions
ondes gravitationnelles de matière noire matière noire auto-interagissante gw170817 GWTC GW190814