Des chercheurs de l'Université d'Amsterdam ont créé un nouveau modèle théorique pour détecter la matière noire autour des trous noirs grâce aux ondes gravitationnelles. L'approche se concentre sur les inspirals à rapport de masse extrême et s'appuie sur la relativité générale d'Einstein pour des prédictions précises. Cela pourrait fournir des insights sur la distribution de la matière noire à mesure que des observatoires futurs comme LISA entreront en service.
Une équipe de physiciens de l'Université d'Amsterdam a introduit une méthode avancée pour révéler la matière noire cachée en utilisant les ondes gravitationnelles émises par les trous noirs. Les chercheurs, Rodrigo Vicente, Theophanes K. Karydas et Gianfranco Bertone, travaillent à l'UvA Institute of Physics et au centre GRAPPA pour la gravitation et la physique des astroparticules. Leur étude, publiée dans Physical Review Letters en 2025, présente un cadre pleinement relativiste pour analyser comment la matière noire influence ces ondes.
Le modèle cible les inspirals à rapport de masse extrême (EMRIs), où un petit objet dense, comme un trou noir de masse stellaire, orbite un trou noir supermassif beaucoup plus grand au centre d'une galaxie. Avec le temps, l'objet plus petit s'enroule vers l'intérieur, produisant des ondes gravitationnelles observables sur de longues périodes — potentiellement des mois ou des années, couvrant des centaines de milliers à des millions d'orbites.
Les études précédentes s'appuyaient sur des approximations simplifiées, souvent basées sur la physique newtonienne, qui négligeaient des effets relativistes clés. Le nouveau cadre corrige cela en intégrant pleinement la théorie de la relativité générale d'Einstein. Il décrit comment la matière environnante, y compris des concentrations denses de matière noire connues sous le nom de pics ou de monticules, modifie les orbites et remodèle les ondes émises.
Les missions futures, comme l'antenne interférométrique spatiale laser (LISA) de l'Agence spatiale européenne, prévue pour un lancement en 2035, détecteront ces signaux. Les chercheurs montrent que les structures de matière noire laisseraient des signatures distinctes, ou des empreintes cosmiques, dans les données. Cette étape avance l'objectif de cartographier la matière noire à travers l'univers et de comprendre ses propriétés, la matière noire étant considérée comme constituant la majeure partie de la matière de l'univers.
Le travail met l'accent sur la nécessité d'une modélisation précise avant le début des observations de LISA, assurant une interprétation précise des signaux.