Prenez une boussole que vous placez sur une table. Agitez alors un aimant sous la table et l’aiguille de la boussole sera déviée. Si l’on demande à quelqu’un de nous dire ce qu’il voit, il dira qu’il voit une aiguille dévier et que la cause en est invisible et inconnue.
En cosmologie aussi, on observe certains phénomènes dont l’origine est invisible et inconnue. Ainsi, dans les années 1930, on a observé que les galaxies tournent trop vite les unes autour des autres pour que le mouvement soit stable.
Quarante ans plus tard, on a remarqué que la rotation d’une galaxie sur elle-même présentait la même anomalie : une vitesse de rotation trop importante par rapport à ce que l’on avait prédit par le calcul.
Ces anomalies ne pouvaient s’expliquer que par une source de gravitation 5 fois plus importante que ce qu’on ne voyait : on s’est alors dit qu’il y avait une matière, une structure ou une force emprisonnant les étoiles et les galaxies dans son maillage et qui faisait en sorte que toutes les étoiles et galaxies pouvaient tourner ensembles plus vite.
Cette gravitation invisible a été baptisée « matière noire », même si on ne sait pas encore s’il s’agisse de « matière » au sens habituel du terme.
On sait juste que si la matière noire est une matière, alors elle différente de la matière normale — la matière baryonique. La matière noire n’interagit ni avec elle-même, ni avec la lumière : des quatre forces élémentaires, seule la gravité semble agir dessus..
On sait aujourd’hui que la matière noire compte pour environ 85 % de la gravitation de l’univers. Les 15 % restants sont dues à la matière baryonique.
Et… c’est tout ce que l’on sait !
On sait que la majeure source de gravitation est là car on en observe les effets, mais on ne sait ni ce que c’est, ni comment elle agit.
Une autre hypothèse toute aussi fascinante et parfois rencontrée attribue les effets de la matière noire aux interactions à distance de notre univers avec un univers parallèle.
La matière noire serait alors la manifestation gravitationnelle de la part d’un autre univers, à côté du nôtre. Elle pourrait donc également être une preuve indirecte de l’existence d’autres univers.
Cette hypothèse est moins soutenue que celle d’une matière noire, mais elle ne peut pas être exclue pour le moment, étant donnée que nous n’avons pas le moindre indice qui nous permette de prouver l’une des théories plus que l’autre.
Enfin, on ne peut pas non plus exclure une troisième théorie : celle que nos modèles théoriques soient faux. En effet, si les observations diffèrent des calculs, c’est soit que l’on n’observe pas tout (ici l’on n’observerait pas la matière noire), soit que nos calculs soient faux. Dans ce cas là, ça signifie que nos équations sont à revoir pour certaines situations. Historiquement ceci n’est pas un problème : la relativité par exemple, constitue un correctif (dans certains cas extrêmes) à la mécanique classique. Il pourrait très bien être que le mystère de la matière noire soit un jour résolu complètement par un nouveau correctif à nos modèles physiques.
Références
- Le Mystère de la Matière Noire (merci à Alexandre pour le lien).
- La Matière Noire — Science étonnante