Trois cordes invisibles vibrent dans le vide intergalactique. Ce n'est pas de la poésie, mais une hypothèse sur la nature de la matière noire : un champ quantique ultra-léger de spin 1, porteur de trois polarisations. Contrairement aux modèles scalaires comme l'axion, la matière noire vectorielle évoque un triple fil tissé à partir d'oscillations de photons sombres (comme on appelle parfois ces particules). Dès les années 1930, Fritz Zwicky a détecté une masse invisible dans les amas de galaxies, lançant la quête de la matière noire. Le scénario d'inflation, proposé par Alan Guth, fournit un mécanisme pour la naissance de tels champs avec un spectre de fluctuations amplifié aux petites échelles.

Pour suivre l'évolution du triple fil, les physiciens ont recours à la simulation numérique : ils résolvent le système d'équations de Schrödinger (écrites pour la première fois par Erwin Schrödinger) et de Poisson pour trois composantes complexes. La gravité, générée par la densité totale, fait s'effondrer les ondes en condensats de Bose-Einstein — les étoiles de Proca. Les simulations sur une grille de 512³ dans des cubes d'environ 10⁻⁸ Mpc couvrent l'époque depuis la domination du rayonnement (décalage vers le rouge z~3,4×10⁵) jusqu'à l'ère de la matière (z~790), montrant comment se forme la structure à grande échelle.

Le résultat principal est la relation \(\tilde{M}_\star = (2,65\pm0,42) \tilde{M}_h^{0,64}\). Elle relie la masse du noyau central à celle du halo parent, avec un exposant de 0,64 nettement plus raide que les prédictions pour les champs scalaires (généralement 1/3). Cette différence reflète directement la contribution des fils de polarisation supplémentaires. Une analyse globale de la polarisation montre que la fraction du mode longitudinal chute de 58 % à 32 % au cours de la simulation, cédant la place aux composantes transverses — le triple fil se « déroule » avec le temps.

Cette première loi empirique pour la matière noire vectorielle est cruciale pour prédire le taux de fusion des étoiles de Proca. Une pente plus raide accélère les fusions, ce qui pourrait produire des signaux gravitationnels amplifiés, détectables par les futurs observatoires. L'écart par rapport au cas scalaire signifie que les fils de polarisation internes laissent une empreinte sur la structure des halos, ouvrant une nouvelle voie pour sonder la nature de la matière noire. Seulement environ 10 % des halos dans les simulations contiennent des étoiles de Proca confirmées — le triple fil s'immisce dans la dentelle cosmique de manière sélective.

Ainsi, trois fils invisibles, enroulés par l'inflation dans les premiers instants après le Big Bang, se tissent en étoiles invisibles. Leur danse dans le champ gravitationnel des halos reste à déchiffrer, mais les premières notes ont déjà résonné.