Quasiment tous les modèles cosmologiques s’accordent à prédire l’existence d’une grande quantité de matière noire. Problème : celle-ci n’a jamais été observée, ni même détectée !
a matière noire constitue plus de 80 % de celle présente dans /’Univers. Sa nature constitue un des plus grands mystères qui hantent les astronomes depuis des dizaines d’années. D’énormes progrès ont été accomplis à la fin du 2(7 et au début du 21‘ siècle, mais le mystère s’est encore épaissi avec la découverte de l’énergie noire, laquelle correspond à 70 % du contenu de l’univers. (…) Les astrophysiciens ne connaissent que très peu de chose de ce secteur noir, à savoir la matière noire et l’énergie noire réunies, qui représente pourtant 95 % du contenu de l’univers / » explique l’astrophysicienne Françoise Combes en introduction de son ouvrage La matière noire, clé de l’univers ? C’est en effet une énigme qui empêche de dormir de nombreux scientifiques. Qu’est-ce que la matière noire ? Comment s’est-elle formée ? Quel est son rôle dans l’univers ? Quels mécanismes enclenche-t-elle ? Comment la détecter et prouver, enfin, son existence ? Commençons par compiler les maigres connaissances dont nous disposons au sujet de cet hypothétique composant céleste. Les observations des courbes de révolution des étoiles autour du centre de leur galaxie montrent qu’elles tournent trop vite si l’on se base sur la loi de la gravitation de Newton ou sur la masse déduite de la luminosité des galaxies. Logiquement, elles auraient dû se défaire depuis longtemps. Le plus probable est donc qu’il y ait de la matière cachée, non lumineuse, qui produit le surplus de gravité dont les galaxies ont besoin pour rester cohérentes. Cette matière noire (dark matter en anglais) est probablement constituée de particules élémentaires exotiques, mais en aucun cas de matière normale, c’est-à-dire de protons, neutrons et autres électrons. Elle serait répartie dans tout l’univers observable, mais demeure invisible aux yeux des astrophysiciens, car elle n’a pas de charge électrique et n’interagit que très faiblement avec la matière normale. Voilà pourquoi la matière noire porte mal son nom : on devrait plutôt la qualifier de « matière transparente » ! Si les chercheurs sont pour l’instant bredouilles sur le plan de l’observation directe, ils disposent néanmoins de nombreuses preuves concordantes de la présence de la matière noire, que ce soit au niveau des galaxies, des amas de galaxies, mais également en ce qui
concerne la naissance des galaxies via le rayonnement fossile. Ces preuves indirectes suggèrent que cette matière inconnue serait présente en très grosses quantités dans tout le cosmos. Quant à l’énergie noire, parfois qualifiée d’énergie sombre (dark energyen anglais), elle semble être associée au vide de l’espace. Elle aussi est distribuée de façon uniforme dans l’Univers, non seulement dans l’espace, mais aussi dans le temps – autrement dit, son effet ne se dilue pas avec l’expansion de l’Univers. Cette répartition égale signifie que cette forme d’énergie n’a pas d’effet gravitationnel local, mais plutôt un effet global sur l’Univers tout entier. Il en résulte une force répulsive qui tend à accélérer l’expansion de l’Univers. Le taux d’expansion et son accélération peuvent être mesurés par des observations et par l’application de la loi de Hubble #. Ces mesures, associées à d’autres données scientifiques, ont confirmé l’existence de l’énergie sombre et donnent une estimation de la quantité que représente cette substance très mystérieuse et encore très mal comprise. « LA MATIÈRE NOIRE EST PROBABLEMENT CONSTITUÉE DE PARTICULES ÉLÉMENTAIRES EXOTIQUES, MAIS
EN AUCUN CAS DE MATIÈRE NORMALE, C’EST-À-DIRE DE PROTONS, NEUTRONS ET ÉLECTRONS… » saviez-vous ? La loi de Hubble énonce que les galaxies s’éloignent les unes des autres à une vitesse approximativement proportionnelle à leur distance. Autrement dit, plus une galaxie est loin de nous, plus elle semble s’éloigner rapidement. Cette loi ne concerne que la partie de l’univers accessible aux observations.
