Les rayons cosmiques les plus puissants qui pleuvent sur Terre peuvent ne pas provenir de coins éloignés de l’univers mais de particules de matière noire lourde qui s’anéantissent dans notre propre arrière-cour.
Rayons cosmiques sont des particules de haute énergie qui coulent constamment à travers le cosmos. Ils sont largement faits de protons, mais ils peuvent parfois être faits des noyaux d’éléments lourds, tels que l’hélium et même le fer. Bien qu’ils soient microscopiques, ils ont un coup de poing. Chacun voyage à presque le vitesse de la lumièreet les plus rapides ont des niveaux d’énergie des milliards de fois plus forts que nos accélérateurs de particules les plus puissants.
Les astrophysiciens comprennent les origines de la plupart des rayons cosmiques. Chaque fois qu’il y a un événement énergique dans l’univers, il est susceptible de produire une douche de rayons cosmiques. Cela peut inclure les supernovas, la fusion d’étoiles et la matière avalée par trous noirs.
Mais nous ne comprenons pas complètement les origines des rayons cosmiques les plus puissants. Le problème est que, bien qu’il existe de nombreuses sources énergiques pour eux, ces sources sont à des milliards d’années-lumière. Ces particules surénergnées ne peuvent pas parcourir ces grandes distances sans ralentir considérablement. Alors peut-être que leurs origines sont beaucoup plus proches de chez eux.
Et peut-être que leurs origines sont beaucoup plus exotiques qu’une simple explosion cosmique. Dans Un article récent Cela n’a pas encore été évalué par les pairs, un astrophysicien russe propose que les rayons cosmiques les plus puissants proviennent d’une forme exotique de matière noire.
Lourd, sombre et autodestructeur
Ce matière noire La particule serait elle-même très lourde – bien plus lourde que même la particule connue la plus lourde, le quark supérieur. Connu sous le nom de scalaron, cette particule de matière noire aurait été créée dans les premiers moments de l’histoire cosmique, lors d’une époque connue sous le nom d’inflation, lorsque l’univers est devenu de nombreux ordres de grandeur plus grands en un instant.
Depuis lors, le scalaron est resté largement en arrière-plan, car il est invisible de la lumière et n’affecte le reste de l’univers que par son influence gravitationnelle. Mais très, très rarement, deux scalarons peuvent se croiser – et, dans le processus, s’annihler mutuellement dans un éclair d’énergie. Ce flash peut inclure des rayons cosmiques extrêmement énergiques.
Les scalarons sont partout, ils peuvent donc produire des rayons cosmiques ultra-haute énergie dans notre propre galaxie. Mais c’est là que les idées amusantes doivent rencontrer la réalité observationnelle. Si les scalarons se croisent trop souvent, ils produiront plus de rayons cosmiques à haute énergie que nous n’observons. À l’inverse, s’ils ne se croisent pas et n’anéantissent pas assez souvent, cela ne correspondra pas aux observations connues.
Il se trouve qu’il est possible d’annoncer les scalarons à être responsables du nombre de détections à rayons cosmiques à haute énergie que nous avons; Les densités et les fréquences d’interaction correspondent au comportement connu de la matière noire.
Cependant, il s’agit d’une hypothèse ténue. La production de scalarons dans l’univers précoce nécessite des ajustements Théorie de la relativité générale Cela peut ne pas résister à un examen plus approfondi. Et il existe des propositions concurrentes pour expliquer les rayons cosmiques les plus énergiques. Par exemple, ils peuvent être produits à l’intérieur des nuages moléculaires dans notre propre galaxie, sans nécessiter de matière noire.
Pourtant, c’est une idée intéressante, et cela montre comment les extrêmes de notre univers peuvent être utilisés comme banc d’essai pour des idées radicales. En continuant à poursuivre ces idées, nous pouvons trouver d’autres moyens de les tester observationnellement. Et si cette idée fonctionne, elle nous donnera une fenêtre non seulement sur la matière noire, mais sur le premier univers lui-même.
