Le plasma du début de l'univers a peut-être empêché les photons sombres de chauffer le cosmos.

Les chercheurs suggèrent que les photons sombres, une forme proposée de matière noire, n'ont probablement pas contribué de manière significative à l'histoire thermique du début de l'univers en raison d'interactions non linéaires dans le plasma primordial.

Leurs recherches indiquent que les photons sombres, s'ils existaient, n'auraient pas converti efficacement leur énergie en rayonnement électromagnétique dans l'environnement à haute énergie du début de l'univers.

Cependant, de nouveaux modèles informatiques révèlent que le transfert d'énergie se produit de manière très non linéaire, arrêtant efficacement le processus de conversion avant qu'un chauffage substantiel ne se produise. Huang a noté que les études antérieures s'appuyaient sur une approximation linéaire pour modéliser l'interaction entre les photons sombres et le plasma.

" Pour y remédier, l'équipe a revisité les principes fondamentaux de la physique du plasma, impliquant finalement Shalaby, dont l'expertise dans le domaine a permis des simulations plus précises. Ces simulations ont montré que le système passe rapidement dans un état de non-linéarité violente une fois que l'énergie du photon noir commence à interagir avec le plasma. " Ce que nous avons réalisé, c'est que, lorsque vous convertissez de l'énergie en plasma du modèle standard, le plasma devient fou, " a déclaré Huang. Les résultats impliquent que les contraintes traditionnelles sur les propriétés du photon noir sont largement invalides sur une large gamme de masses.

Plus précisément, la nouvelle analyse suggère que les limites cosmologiques conventionnelles ne s'appliquent qu'aux photons sombres dont la masse est supérieure à environ 10−15 électron volts (eV).

Au-delà des photons sombres, les implications s'étendent à d'autres domaines de l'astrophysique. Huang a souligné que l'application d'effets non linéaires à d'autres particules pourrait conduire à une réévaluation de leur comportement dans des environnements extrêmes tels que les étoiles à neutrons ou les naines blanches. " Les approximations linéaires, qui sont faciles à calculer, pourraient n'avoir rien à voir avec le comportement réel de la magnétosphère d'une étoile à neutrons ou d'une naine blanche ", a-t-il ajouté.

En intégrant les connaissances de la physique du plasma et de la physique des particules, les chercheurs ont remis en question des hypothèses de longue date et ouvert de nouvelles frontières dans la recherche de la matière noire.Le travail souligne l'importance d'affiner les modèles théoriques pour s'aligner sur les données d'observation, en veillant à ce que les futures expériences soient mieux équipées pour découvrir les composantes cachées de l'univers.