La matière noire, une énorme partie invisible de l'univers, est peut-être encore plus "bizarre" que prévu

par Baptiste

13 Mai 2024

Amas de galaxies et distribution de la matière noire (bleu)
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La matière noire représente peut-être le plus grand mystère cosmologique que les scientifiques n'ont pas encore réussi à cerner et à résoudre, mais la nouvelle hypothèse est qu'elle est encore plus étrange qu'on ne le pensait. Voyons pourquoi.

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Simulation de la matière noire : des résultats inattendus

La matière noire qu'aucun détecteur n'a encore pu trouver

United States Department of Energy/Wikimedia commons - Public domain

Les mystères et les énigmes de l'Univers deviennent de plus en plus complexes, et les astronomes semblent être sur le point de proposer une nouvelle théorie : la matière noire pourrait être encore plus "étrange et particulière" que ce que l'on pensait jusqu'à présent. Mariangela Lisanti, physicienne théoricienne des particules à l'Université de Princeton, New Jersey, étudie depuis longtemps notre galaxie, mais elle a récemment découvert que la Voie lactée est étonnamment fragile.

Lisanti a simulé, en suivant les modèles basés sur nos connaissances actuelles de la formation de l'Univers, ce qui se passerait si la matière noire, qui représente environ 85% de toute la matière de l'Univers, se comportait différemment et était plus imprévisible et complexe que ce que les chercheurs avaient supposé jusqu'à présent. Ainsi, pendant la simulation, elle a remplacé une petite portion de matière noire prédéfinie par une substance moins simple. Le résultat a été déconcertant : "Nous pensions que, en ajoutant seulement 5 %, tout irait bien. Et puis nous avons simplement détruit la galaxie", a-t-elle déclaré.

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Matière noire, théories alternatives possibles

Un effet dévastateur, donc. Dans les années 1980, les études astronomiques suggéraient que la matière noire était un type unique de particule qui n'interagit pas avec elle-même et se déplace lentement. Mais cette particule, malgré les immenses efforts de la physique, n'a jamais été trouvée. Et cela pourrait être dû à une simple raison : la matière noire n'est pas ce que nous pensons, ni comme nous l'imaginons.

Ainsi, les récentes anomalies galactiques ont conduit les scientifiques à envisager des alternatives possibles. La matière noire pourrait plutôt prédire l'auto-interaction, être constituée de simples particules subatomiques qui rebondissent les unes sur les autres, ou être plus complexe, composée d'un mélange d'éléments de matière noire chaude et froide, ou de groupes de particules obscures formant des étoiles, des atomes et des galaxies. Les possibilités sont si vastes que les découvrir représente un défi inimaginable.

Ce que les scientifiques peuvent confirmer, c'est que seulement 5 % de l'Univers est visible, comprenant la Terre, le Soleil, les galaxies et les étoiles. Le reste se compose de 68 % d'énergie sombre, une force qui repousse la gravité, et de 27 % de matière noire froide et invisible.

Le mystère de la matière noire dans la formation des galaxies

Smithsonian Institution/Wikimedia commons - Public domain

La simulation de Lisanti et son équipe a donc démontré qu'altérer 5 % de matière noire froide pour la rendre plus complexe a compromis la formation de notre galaxie. "Je pense que c'était une leçon intéressante. Nous devons être très prudents lorsque nous pensons à de nouveaux modèles. Il n'est pas nécessaire d'ajouter beaucoup d'autres formes de matière noire à nos modèles pour vraiment embrouiller l'astrophysique", a déclaré la physicienne théoricienne.

Le mystère de l'énergie sombre, donc, n'a pas encore été résolu, tandis que de nombreux autres chercheurs tentent de détecter les multiples interactions possibles entre les particules et les forces de la matière noire qui conduisent à la formation des galaxies. On ne sait toujours pas exactement ce qu'est la matière noire, dont l'existence a été suggérée pour la première fois en 1933 par l'astronome Fritz Zwicky et confirmée dans les années 1970. En poursuivant la voie des simulations informatiques, la partie invisible de notre Univers pourrait enfin être révélée.

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