SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENTS /W48/ QUAND EST APPARUE LA MATIERE NOIRE ?????

Study rules out initially clustered primordial black holes as dark matter candidates

by Ingrid Fadelli , Phys.org

''Une étude exclut les trous noirs primordiaux initialement groupés en tant que candidats à la matière noire

par Ingrid Fadelli, Phys.org

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Les trous noirs primordiaux (PBH) sont des corps cosmiques fascinants qui ont été largement étudiés par les astrophysiciens du monde entier. Comme leur nom l'indique, ce sont des trous noirs qui seraient apparus aux premiers jours de l'univers, moins d'une seconde après le Big Bang.

La théorie de la physique suggère que dans la fraction de seconde précédant la formation de l'univers, l'espace n'était pas complètement homogène, ainsi des régions plus denses et plus chaudes auraient pu s'effondrer en trous noirs. Selon le moment exact où ils se sont formés dans cette fraction de seconde, ces PBH pourraient avoir des masses et des caractéristiques associées très différentes.

Certains physiciens théoriciens ont exploré la possibilité que les PBH contribuent de manière significative à l'abondance prévue de matière noire dans l'univers, ou en d'autres termes, qu'ils soient des candidats majeurs à la matière noire. Les observations d'ondes gravitationnelles recueillies par la collaboration LIGO-Virgo-KAGRA et les contraintes imposées par ces observations suggèrent que cela est hautement improbable.

Pourtant, certaines études récentes ont suggéré que le regroupement des PBH au moment de leur formation pourrait modifier leur taux de fusion, ce qui permettrait potentiellement des valeurs dans les limites fixées par LIGO-Virgo-KAGRA. Ce regroupement affecterait également potentiellement les limites de microlentille existantes, car les grappes de PBH agiraient comme une lentille unique massive qui ne peut pas être sondée par des études de microlentille.

Des chercheurs de l'Université de Genève, de l'Université Sapienza de Rome et du NICPB ont récemment mené une étude théorique évaluant plus avant l'hypothèse selon laquelle les PBH initialement groupés pourraient être des candidats à la matière noire. Leur article, publié dans Physical Review Letters, introduit un argument relativement simple qui semble exclure cette possibilité.

"Notre travail a été motivé par l'affirmation, non encore prouvée par la littérature, que les trous noirs primordiaux avec des masses autour des masses solaires pourraient éviter les fortes contraintes actuelles provenant des microlentilles, s'ils étaient fortement agrégés", a déclaré Antonio Riotto, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré Phys.org.

"Notre étude a prouvé que cette affirmation n'est pas correcte. L'idée est simple : les PBH en cluster peuvent éviter la limite de microlentille si le clustering est suffisamment fort, mais cela serait en contradiction avec un autre ensemble de données provenant de la forêt Lyman-alpha, ce qui suggère que cela nécessiterait un clustering faible."

Dans leurs analyses, Riotto et ses collègues ont combiné les contraintes de la microlentille définies par les observations astronomiques précédentes avec les données de la forêt Lyman-alpha. La forêt de Lyman-alpha est un phénomène d'absorption qui peut être observé à l'aide d'outils de spectroscopie astronomique, se présentant comme des raies d'absorption dans les spectres de galaxies et de quasars lointains.

Ces raies d'absorption sont devenues une sonde de premier plan en astrophysique, en particulier dans les études portant sur les fluctuations de densité dans l'Univers. Dans leur article, les chercheurs ont montré que les données de la forêt Lyman-alpha suggèrent que pour éviter les limites de microlentille existantes, les PBH devraient être faiblement, plutôt que fortement regroupés, ce qui contredit l'idée théorique répandue qu'ils évaluaient.

"Notre analyse exclut la possibilité que les PBH puissent être la matière noire de l'univers s'ils ont des masses similaires aux masses stellaires", a ajouté Riotto. "Dans nos prochains travaux, nous prévoyons d'étudier plus avant le rôle des PBH, pour voir s'ils peuvent expliquer d'autres observations intéressantes, telles que la présence de galaxies à décalages vers le rouge élevés."

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COMMENTAIRE 

Puisque  l un de mes lecteurs  Marc  m 'a reproché au téléphone  de ne pas assez rendre compréhensible les textes de  SCIENCE X  je  dois préciser ici  deux points au préalable v: 1/

La première raie du spectre de la série Lyman a été découverte en 1906 par le physicien de Harvard Theodore Lyman, qui étudiait le spectre ultraviolet de l'hydrogène gazeux excité électriquement. Le reste des raies du spectre (toutes dans l'ultraviolet) ont été découvertes par Lyman de 1906 à 1918.  .

2/En spectroscopie astronomique, la forêt de Lyman-alpha est une série de raies d'absorption dans le spectre des galaxies lointaines et des quasars

3/On ne peut voir ces nuages de très faible masse que par l'absorption qu'ils produisent dans la raie la plus forte de l'élément le plus abondant 

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More information: Valerio De Luca et al, Ruling Out Initially Clustered Primordial Black Holes as Dark Matter, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.191302

Journal information: Physical Review Letters 

© 2022 Science X Network

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