19 March 2014

Science : La matière noire, le lien caché de l'univers

Mots clefs : Matière noire, gravité, Univers, galaxies, astronomie

Le nouveau graal de la physique à un nom. Il s’agit de la matière noire. Pourtant, la quête de la preuve définitive de son existence ne date pas d’hier. Déjà dans les années 30, l’étude des amas de galaxies tendaient à montrer qu’il y avait plus de matière que la matière lumineuse visible. Puis en 1998, la mesure de l’expansion de l’univers, déjà démontrée par Hubble, a souligné une accélération, témoignage, au-delà de la matière noire, de l’existence probable d’une énergie sombre. En fait, ne produisant aucun rayonnement électromagnétique, aucune lumière, et totalement traversée par celle-ci, la matière noire est totalement invisible. La matière noire ne semble se dévoiler que par ses effets gravitationnels. 

Les mouvements des étoiles et des galaxies ne peuvent apparemment être expliqués que s’il y a beaucoup plus de matière dans l’univers que les substances visibles des atomes et molécules. Cela dans une proportion telle que l’on estime à seulement 4% la composition de l’Univers en matière visible. Ou alors, les règles de la gravité sous tendues par la théorie de la relativité d’Einstein seraient fausses ? Les tentatives de correction ont jusqu’ici échouées… Nombreux sont les chercheurs qui croient la détection de la matière noire à la portée d’instruments. Plus récemment, le projet de Large Underground Xenon (LUX) dans le Dakota du Sud - de loin la recherche la plus sensible encore entreprise - a signalé qu’après trois mois de travaux et récolte de données, aucun signe de matière noire n’avait été détecté (Scientific American journal). Mais la surprise vient sans doute des travaux de Ben Harris, publiés dans New Scientist. L’idée de peser la terre avec les satellites GPS, dont la position orbitale dépend du champ gravitationnel terrestre, a permis de calculer une masse supérieure à celle jamais mesurée (entre 0,005 et 0,008% supérieure). L’explication retenue est la présence d’un anneau de matière noire ceinturant notre planète et répondant à la question : Pourquoi les satellites ont-ils senti la Terre plus massive ? Ce scénario conforte l’idée retenue en 2009 par  Stephen Adler (Physical Review) expliquant pourquoi au lancement de la sonde Galileo vers Jupiter le 8 décembre 1990, l’assistance gravitationnelle de la Terre l’avait propulsé 4 millimètres par seconde plus vite que prévu.
Mais voilà que Christian Moni-Bidin, le responsable de l’équipe de l’ESO (Observatoire Européen Austral) ayant mesuré les caractéristiques de 400 étoiles vient de déclarer : « La quantité de masse que nous avons déduite correspond très bien à ce que nous voyons (les étoiles, la poussière et le gaz) dans la région autour du Soleil. Cela ne laisse aucune place pour la matière supplémentaire – la matière noire – que nous pensions trouver. Nos calculs montrent qu’elle aurait dû clairement ressortir dans nos mesures. Mais elle n’est pas là ! » (Futura-science)
Finalement, le plus grand paradoxe de la matière noire est peut-être de faire le lien entre science et théologie : « Parce que tu m’as vu, tu as cru. Heureux ceux qui n’ont pas vu, et qui ont cru ! » (Jn20, 24-29).

Savoir plus : Matière noire

Les astronomes estiment que la matière noire englobe les galaxies dans une sorte de halo et leur confère cohésion et stabilité. Les cosmologistes lui font également jouer un rôle "séminal" dans la formation des premières galaxies au commencement de l'Univers, on parle de matière noire froide.