Nullius In Verba
  • La Matière Noire : qu’est-ce que c’est ?

    Posté le 1st mars 2012 Pas de commentaires

    La théorie de la matière noire froide, publiée pour la première fois en 1984, affirme que la grande majorité de l’Univers est constituée de matière noire.

    La matière noire est le nom donné à une substance dont nous soupçonnons l’existence mais que nous ne pouvons pas voir directement. Initialement appelée matière manquante, la matière noire n’interagit avec la matière normale que par l’intermédiaire de la force gravitationnelle. Etant donné que la plupart des connaissances que nous avons de l’Univers nous viennent de l’étude de la lumière, il est difficile de découvrir quoi que ce soit sur cette matière qui ne nous en envoie aucune et n’en absorbe aucune.

    Les scientifiques ne peuvent donc étudier la matière noire que par les effets qu’elle a sur les objets célestes visibles.


    Cette image composite (Rayons X à gauche et optique à droite) de l’amas de galaxie Abell 2029 montre un énorme nuage de gaz chaud qui enveloppe l’amas. Cet amas ne se comporte pas comme on pourrait s’y attendre compte tenu de la quantité de matière observée sur tout le spectre électromagnétique. Il faut plus de matière pour pouvoir l’expliquer. (Credit : NASA/CXC/UCI/A.Lewis et Pal Obs DSS)

    L’espace entre les amas de galaxies est rempli de gaz chaud. En fait, ce gaz est tellement chaud (des dizaines de millions de degrés) qu’il brille en rayons X plutôt qu’en lumière visible.

    En étudiant précisément la distribution du gaz chaud et sa température, on peut mesurer l’intensité de la force gravitationnelle exercée sur lui par toute la matière de l’amas. Il se trouve qu’il devrait y avoir environ 5 fois plus de matière dans cet amas de galaxie qu’il ne nous est possible d’en observer. La plupart de la matière de cet amas est invisible (il ne rayonne dans aucune fréquence du spectre électromagnétique).

    Etant donné que les amas de galaxies sont les plus grandes structures de l’Univers à être maintenues ensemble par la gravité, les scientifiques en ont conclu que la plupart de la matière de l’Univers (85% environ) est invisible. Cette matière est appelée « matière noire froide » pour la distinguer de la « matière noire chaude ».

    Chaud ? Froid ? Ces termes ne font pas référence à la température des particules, mais à la vitesse à laquelle ces particules se déplaçaient lorsque que les galaxies ont commencé à se former il y a des milliards d’années. Selon les simulations, la matière noire a pu se comporter de 2 manières différentes selon le moment auquel elle s’est formée, et la manière dont elle s’est formée. La matière noire froide se serait déplacée lentement à l’époque de la formation des galaxies alors que la matière noire chaude se serait déplacée rapidement.

    Nous ne connaissons toujours pas la nature exacte de ces particules mais nous avons appris qu’elles devaient se déplacer lentement à l’époque où les galaxies se sont formées dans l’Univers primordial : l’évolution de la structure de l’Univers indique que la matière noire ne doit pas être en mouvement rapide car les particules qui se déplacent rapidement empêchent l’agglomération de la matière.

    De quoi pourrait être constituée cette matière noire ?

    Les particules qui pourraient constituer la matière noire sont des particules exotiques hypothétiques appelées WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) qui pourraient être des axions ou des neutralinos.

    Les axions sont des particules proposées pour expliquer l’absence de moment dipolaire électrique du neutron. Ils auraient une très faible masse mais auraient été produits en abondance lors du Big Bang. Ils seraient donc utiles à la fois en physique des particules et en astronomie.

    Les neutralinos font partie d’un ensemble de particules proposées dans le cadre de la supersymétrie, une théorie qui tente d’unifier toutes les forces connues en physique. Les neutralinos sont des particules massives (de 30 à 5000 fois la masse du proton) mais ce sont les plus légères des particules supersymétriques électriquement neutres.

    Il existe une possibilité que la matière noire soit constituée de matière ordinaire sous la forme d’objets compacts massifs présents dans les halos des galaxies. Appelés MACHOs, ils pourraient être des trous noirs, des étoiles à neutrons ou des naines brunes. Mais ce n’est pas la vision la plus répandue actuellement parce que ces MACHOs ne peuvent pas être présents en une quantité suffisante.

    La matière noire pourrait également être dûe à une fuite gravitationnelle de particules appelées « gravitons » en provenance d’un Univers parallèle. La possibilité pour les gravitons de passer d’un Univers à un autre expliquerait pourquoi la force gravitationnelle est si faible comparée aux autres forces.

    Laisser une réponse