L'Univers ressemble à une immense charpente invisible. Nous ne la voyons pas directement, mais nous savons qu'elle existe : c'est grâce à elle que les galaxies et les amas tiennent ensemble. Cette charpente, c'est la matière noire. La version la plus populaire dit qu'elle est « froide » et qu'elle est constituée de particules lourdes et lentes. Mais ce tableau a un problème : il prédit trop de petits amas de matière autour des grandes galaxies, et les observations ne le confirment pas.

Une des solutions possibles est la matière noire tiède. Ses particules sont plus légères et plus rapides ; elles « lissent » les petites irrégularités de l'Univers primordial, comme une brise légère aplanit les ondulations du sable. Mais pour que cette idée fonctionne, les particules doivent avoir une certaine masse. Et c'est là qu'entrent en scène les sursauts gamma — les explosions les plus puissantes du cosmos. Elles sont si brillantes qu'on les voit depuis des distances énormes, presque aux confins de l'Univers observable.

Les auteurs de l'étude ont pris les données de 118 sursauts gamma détectés par le satellite Swift sur deux décennies, et ont comparé leur fréquence à différentes distances avec le nombre d'étoiles nées à ces époques. La logique est simple : si la matière noire tiède est trop légère, elle empêchera la formation des premières étoiles, et donc il y aura moins de sursauts gamma. Cette approche a permis d'établir une limite inférieure pour la masse de la particule : au moins 1,3 keV (le kiloélectronvolt est environ 500 000 fois plus léger qu'un proton). Et si l'on suppose que la fréquence des sursauts suit strictement le rythme de formation des étoiles, la contrainte devient encore plus stricte — 3,4 keV.

Ce n'est pas qu'un chiffre abstrait. Il restreint le champ des recherches, éliminant toute une classe de modèles de matière noire. Les sursauts gamma se sont révélés être un outil étonnamment précis pour « peser » l'invisible. Et plus nous en apprenons sur le lien entre ces explosions et la naissance des étoiles, plus notre balance sera précise.