Les chercheurs Philippe Brax et Patrick Valageas de l'Institut de physique théorique de France ont étudié les caractéristiques dynamiques de la matière sombre ultralégère, en se concentrant sur la formation et l'évolution des structures de vortex spécifiques dans les halos de matière sombre en rotation. Cette recherche examine un nouveau modèle de matière sombre avec une interaction de répulsion, dont le comportement dynamique est dominé par l'équation de Gross-Pitaevskii, décrivant les condensats de Bose-Einstein.

En combinant des déductions analytiques et des simulations numériques, l'équipe a confirmé que les halos de matière sombre ultralégère en rotation peuvent générer des structures de vortex stables avec un moment angulaire quantifié. Ces structures de vortex forment un réseau ordonné dans le noyau de matière sombre, aplatissant le noyau de type « soliton » en équilibre hydrostatique. Les chercheurs ont indiqué que, si ce modèle de matière sombre est validé, ces structures de vortex pourraient offrir une nouvelle méthode pour détecter la matière sombre ultralégère, par exemple en analysant ses signaux gravitationnels spécifiques sur les galaxies.

Cette étude ouvre une nouvelle perspective pour explorer les propriétés fondamentales des modèles de matière sombre. En reliant la physique des superfluides en laboratoire aux phénomènes cosmologiques à grande échelle, les structures de vortex à l'échelle astrophysique pourraient devenir une preuve observationnelle clé pour confirmer l'existence de la matière sombre ultralégère, approfondissant ainsi notre compréhension des mécanismes de formation des structures cosmiques.