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De quoi est faite la matière noire qui constitue 80% de l’univers?

Un exemple d'ondes gravitationnelles // Vue d'artiste de la Nasa

Un exemple d'ondes gravitationnelles // Vue d'artiste de la Nasa

L'existence de la matière noire a été démontrée à travers des calculs et des observations indirectes. Sa composition reste un mystère.

Environ 80% de la masse de l’univers est constituée d’un matériau que les scientifiques n’ont jamais directement observé et qu’ils ont appelé matière noire. Comme l’explique Space.com, elle n’émet aucune lumière et énergie mais est indispensable pour que notre univers existe tel qu'il est. L’étude des autres galaxies que la notre, la Voie Lactée, a montré à partir des années 1950 que l’univers contient une quantité bien plus grande de matière que celle que nous pouvons voir. Sinon il se serait dispersé depuis longtemps. D’où la conclusion de plus en plus répandue parmi les astrophysiciens que la matière noire est une réalité même si elle n’a jamais été directement observée. Des traces de matière noire ont peut-être été trouvées par un détecteur de particules de la station spatiale internationale. Mais il n'y a pas de consensus scientifique sur cette expérience.

Les trous noirs, même gigantesques, certaines étoiles mortes ou non actives comme les naines blanches, les naines brunes ou les étoiles à neutrons ne peuvent constituer les 80% de la masse de l’univers qui nous échappe. Il semble qu’elle est d’une autre nature que la matière que nous connaissons, la matière dite baryonique, faite de protons, neutrons et électrons. La matière noire serait constituée de matière non-baryonique et sans doute de WIMPS (weakly interacting massive particles) des particules massives mais faiblement interactives avec la matière «normale» ce qui fait qu’il est très difficile de les détecter. La matière noire serait aussi constituée de particules hypothétiques dont on soupçonne l’existence comme les neutralinos, les axions et les photinos.

Il existe une autre possibilité, que les lois de la gravité qui ont jusqu’à aujourd’hui décrit et prédit avec précision les mouvements des objets célestes, notamment dans notre système solaire, soient en partie fausse. Mais jusqu’à aujourd’hui rien n’est venu remettre en cause la gravité. Et il existe des preuves indirectes de l’existence de la matière noire.

Les scientifiques calculent la masse des objets de l’univers en étudiant leurs trajectoires. Ainsi dans les galaxies en spirale comme la notre, les étoiles et le gaz du centre devraient se déplacer plus vite que les objets à l’extérieur de la spirale. Et ce n’est pas le cas, ce qui indique que les galaxies sont constituées d’une masse bien plus grande que nous pouvons le voir. Les groupes de galaxies qui restent ensemble par la force de la gravité se seraient dispersés si les masses en jeu étaient seulement mesurées par la matière que nous voyons. Enfin, Albert Einstein a démontré que les objets massifs de l’espace ont un effet de distorsion sur la lumière et cela a permis aux astronomes de créer une carte de la matière noire dans l’univers.

Et à côté du mystère de la matière noire existe aussi le mystère de l’énergie noire. Après le Big Bang, l’univers a commencé à s’étendre à grande vitesse et les scientifiques ont calculé qu’à un moment il aurait dû commencer à manquer d’énergie pour continuer à grandir. Ce n’est pas le cas et l’univers grandit même plus vite aujourd’hui que dans le passé. Cela semble uniquement possible si l’univers possède suffisamment d’énergie pour vaincre la gravité, une énergie inconnue: l’énergie noire.

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