Aujourd'hui, nous allons parler d'une matière peu connue du grand public mais qui, selon les astrophysiciens, compose pourtant plus de 27 % de notre univers : la matière noire.
Tout commence avec la théorie de la gravitation que vous connaissez certainement et qui a été pensée et rédigée par Isaac Newton, qui parle de l'attraction des corps ayant une masse.
Puis, en 1915, c'est Einstein qui publie sa théorie de la gravité (théorie de la relativité générale) qui dit que tout corps portant une masse déforme l'espace-temps, ce qui provoque une attraction entre les corps. Les corps lourds créent une déformation plus grosse que les corps légers qui en créent une plus petite. Donc, les corps légers sont attirés vers les corps lourds. C'est une définition très réductrice, mais qui résume cette théorie que l'on met souvent sous la forme d'une grille appelée grille de l'espace-temps et qui permet de mieux visualiser la déformation.
À ce moment-là, Einstein et les physiciens croient que grâce à cette théorie, on peut tout expliquer dans l'univers. Mais un physicien suisse du nom de Fritz Zwicky, en observant des amas de galaxies, se rend compte que la vitesse des galaxies les unes par rapport aux autres ne peut pas être expliquée par la masse qu'il voit, ce qui signifierait qu'il y a une autre masse. En bref, pour que les étoiles aient une vitesse de rotation aussi élevée, il doit y avoir suffisamment de matière pour générer la force gravitationnelle adéquate. Sans elle, les galaxies s'éparpilleraient. Mais le problème, c'est qu'il ne voyait pas suffisamment de masse pour produire cet effet, donc il en a déduit qu'il y avait une masse inconnue qu'il a appelée " DUNKLE MATIERE".
En 1970, Vera Rubin fait la même observation que notre cher physicien Fritz, mais cette fois pour les étoiles qui tournent autour de la galaxie. On pourrait penser que les étoiles les plus proches du milieu de la galaxie tournent plus vite que celles qui sont en périphérie. Ce qui peut s'expliquer par le fait que le milieu de la galaxie contient plus de matière visible (étoiles, planètes...) que la périphérie, qui est moins compacte et qui est composée de moins de matière, et que celles qui sont en périphérie ont une vitesse de rotation plus faible que celles qui se trouvent dans le centrea cause de la gravitation. Mais Vera Rubin observe quelque chose de totalement différent en traçant un graphique.
Ce graphique nous montre que la vitesse des étoiles en périphérie est pratiquement la même que celle qui se trouve au centre. Une découverte qui nous indique qu'il y aurait probablement une masse inconnue qui serait répandue partout dans la galaxie de manière égale et qui serait la masse principale de cette galaxie.
Mais c'est quoi cette matière invisible ?
Cette matière si mystérieuse et invisible est pour certains composée de matière baryonique invisible comme les trous noirs, encore les naines brunes ou les étoiles à neutrons. Cependant, les estimations de la densité de l'Univers et du nombre d'atomes impliquent une nature non baryonique (matière non baryonique est fréquemment utilisé pour décrire toute forme de matière exotique). Des astrophysiciens supposent l'existence d'autres particules composant la matière non baryonique, comme les neutrinos, des particules très répandues qui n'interagissent pas avec la matière ordinaire et qui sont très difficiles à détecter. Cependant, malgré ces théories, la matière noire reste un mystère.
Enfin, il existe encore une théorie qui remettrait en cause l'existence de la matière noire. Cette théorie nous explique que nous ne comprenons sûrement pas encore assez bien le phénomène de la gravité. Elle se nomme la théorie MOND (MOdified Newtonian Dynamics) et a été élaborée en 1983. Elle propose de modifier légèrement la loi de Newton à très grande distance, à l'échelle des galaxies, pour pouvoir se passer de la matière noire.
Si la matière noire existe, alors cela signifierait que nous ne connaissons que 5% des composantes de notre univers et qu'il nous reste encore beaucoup de découvertes à faire.