Chauffage invisible : comment la matière noire réchauffe les étoiles ✛ ✎
Au centre de notre galaxie, la Voie lactée, se cache un trou noir supermassif — un « poids lourd » cosmique des millions de fois plus massif que le soleil. Autour de lui, des étoiles filent à toute allure. L'une d'elles, S4714, atteint près de huit pour cent de la vitesse de la lumière — plus vite qu'aucun engin construit par l'homme. En passant si près, elle percute un nuage dense de matière noire, cette substance mystérieuse qui n'émet pas de lumière mais dont l'attraction régit les galaxies. Dès le siècle dernier, Vera Rubin a montré que sans cette main invisible, les galaxies se disloqueraient.
Imaginez un hors-bord filant sur un lac couvert de milliards de balles de plastique légères. Chaque impact est à peine perceptible, mais s'ils sont très nombreux, la coque chauffe peu à peu. Un processus similaire se produit dans l'étoile : les particules de matière noire frappent les noyaux d'hydrogène et les électrons qui composent son plasma brûlant. La gravité monstrueuse du trou noir (dont le comportement a été décrit par Karl Schwarzschild) rassemble la matière noire en un cocon dense — des centaines de millions de fois plus dense que la moyenne galactique. Les calculs montrent que l'énergie totale des impacts atteint alors la luminosité de l'étoile elle-même. Autrement dit, la matière noire peut chauffer l'étoile aussi bien que sa propre chaudière thermonucléaire. Une telle interaction directe bouleverse les attentes habituelles du modèle standard de la physique, où la matière noire était considérée comme presque immatérielle.
Cette découverte offre une nouvelle explication à l'existence possible d'« étoiles sombres » dans l'Univers — des objets lumineux dont l'énergie ne provient pas de réactions nucléaires, mais d'une pluie continue de particules de matière noire. Ce mécanisme n'exige pas que ces particules s'annihilent mutuellement, ce qui le rend applicable à une classe encore plus large de particules hypothétiques. En somme, l'étoile S4714 devient un immense piège cosmique qui nous révèle ce que les instruments de laboratoire ne peuvent voir. Et l'apport de chaleur de la matière noire perturbe l'équilibre thermique interne de l'étoile, la faisant briller d'une manière totalement nouvelle.
Si un avion volait à la vitesse de l'étoile S4714, il irait de la Terre à la Lune en seulement 16 secondes !
Cela rappelle un peu la science-fiction : dans le roman « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan de la planète se comporte comme s'il était dirigé par une force insondable — tout comme ici, la matière noire se révèle être un chef d'orchestre invisible de la vie stellaire.