Qu'est-ce que la matière noire ?
La matière noire est un type de matière composé de petites particules qui n'interagissent pas avec la matière ordinaire et n'émettent pas de rayonnement électromagnétique. Cela signifie qu'ils ne peuvent pas générer, réfléchir ou absorber la lumière. Pour cette raison, la matière noire est transparente et ne peut pas être vue à l'œil nu.
Rappelez-vous que lorsque nous parlons de matière, nous nous référons à tout corps ou matériau qui occupe une place dans l'espace et a une masse et un volume. La matière noire répond à ces caractéristiques même s'il n'est pas possible de la voir.
Alors si la matière noire est transparente, comment savons-nous qu'elle existe ? Son existence est connue en raison des effets qu'elle provoque dans l'univers, tels que le déplacement des étoiles ou la distorsion de la lumière qu'elles émettent. On pense que les deux phénomènes et d'autres peuvent être influencés par la matière noire.
L'étude de la matière noire est de la plus haute importance, car elle permettrait de comprendre le fonctionnement des structures stellaires. Cela aiderait également à déchiffrer ce qui s'est passé au moment initial de la formation de l'univers, mieux connu sous le nom de Big Bang.
Composition de la matière noire
Bien que l'existence de la matière noire soit un fait prouvé par la science, on ne sait pas très bien de quoi elle est faite. Ce que l'on sait, c'est que la matière noire n'est pas constituée de protons ou de neutrons (matière baryonique). Ensuite, l'existence de deux composants fondamentaux apparaît :
Matière non baryonique (WIMP)
La matière non baryonique serait constituée des particules massives d'interaction faible, mieux connues sous le nom de WIMP (de l'anglais, particules massives interagissant faiblement). Ce sont des particules plus petites qu'un atome et ont la capacité d'interagir avec la matière visible par la force de gravité.
Leur existence est hypothétique et on pense que s'ils existaient, ils seraient très froids, auraient une masse importante et se déplaceraient très lentement.
MACHO
Les Objets Massifs du Halo Galactique ou MACHO's (de l'anglais Objet halo compact astrophysique massif) sont constitués de planètes errantes, d'étoiles défaillantes et de trous noirs, qui sont des régions de l'espace avec une grande attraction gravitationnelle.
Bien qu'il soit possible qu'ils fassent partie de la matière noire, leur proportion serait très faible par rapport aux WIMP.
Voir aussi Matière
Comment la matière noire a-t-elle été découverte ?
La matière noire n'était, en principe, qu'une théorie. En 1933, l'astronome et physicien suisse Fritz Zwicky a évoqué la possibilité qu'il existe un type de matière indétectable qui pourrait influencer les mouvements qui se produisent dans un amas de galaxies appelé Coma.
Un amas est un ensemble d'étoiles qui s'attirent en raison de leur force gravitationnelle. Et Zwicky a découvert, grâce à l'application de la méthode scientifique, que la masse totale de l'amas étudié était environ 400 fois supérieure à ce qui avait été calculé. Pour cette raison, il a déduit qu'il y avait un type de matière non visible qui ajoutait de la masse supplémentaire à tout ce groupe d'étoiles.
Dans les années 1970, l'astronome Vera Rubin a découvert que les étoiles de la galaxie d'Andromède se déplaçaient à la même vitesse quel que soit leur emplacement. Cette uniformité de vitesse suggérait qu'il y avait quelque chose d'autre d'un caractère non visible qui ajoutait de la masse à ces étoiles.
La contribution de Rubin a été essentielle pour jeter les bases de l'existence de la matière noire, ce qui a été prouvé maintes et maintes fois par diverses observations. L'une des plus importantes a été la découverte en 2005 de la galaxie VIRGOHI21, composée presque entièrement de matière noire.
En 2021, la carte la plus détaillée sur la répartition de la matière noire a été obtenue, créée par le télescope Víctor M. Blanco, situé au Chili. La carte montre que la matière noire est beaucoup plus répandue dans l'univers qu'on ne le croyait initialement, ce qui ouvre de nouvelles approches dans le domaine de l'astronomie et de la physique.
Comment la matière noire est-elle observée ?
Puisque la matière noire est en fait transparente, il n'y a pas de méthode d'observation directe qui puisse facilement prouver son existence. Cependant, il existe d'autres méthodes. Les plus utilisés sont :
Lentilles gravitationnelles
Une lentille gravitationnelle est un phénomène qui se produit lorsque la lumière d'un corps stellaire très éloigné est déformée en présence d'un autre corps massif, comme une galaxie, une planète, le Soleil, etc.
La mesure de cette distorsion, qui a la forme d'une courbe, permet de déterminer la masse de l'objet qui l'a provoquée. La correspondance entre masse et luminosité peut indiquer la présence de matière noire puisque plus la luminosité est élevée, plus le corps étudié contient de matière noire.
Télescopes à rayons gamma
Au centre de la Voie lactée, notre galaxie, se trouve un halo de lumière très intense composé de rayons gamma appelé l'Excès de GeV du Centre Galactique. Et ce halo serait généré par la matière noire qui s'annihile.
Bien que la matière noire ne puisse pas émettre ou refléter la lumière, il existe une hypothèse selon laquelle la collision de deux particules de matière noire pourrait générer l'émission de rayons gamma à une échelle très faible. Ce résultat s'appelle "l'annihilation de la matière noire".
Les télescopes à rayons gamma cartographient l'univers à la recherche de la source à l'origine de ce type de luminosité et on soupçonne qu'en trouvant des rayons gamma, ils trouvent également de la matière noire. Le plus connu est le télescope spatial Fermi Gamma Ray.
Énergie noire
Bien qu'ils puissent être confondus en tant que synonymes, la matière noire et l'énergie noire sont deux concepts différents.
L'énergie noire est une forme d'énergie existant dans l'espace qui exerce une pression si répulsive qu'elle contrecarre l'effet de la gravité et contribue à l'expansion accélérée de l'univers.
L'énergie noire représente près de 70 % de la masse dans l'espace, mais comme la matière noire, on ignore encore beaucoup de choses sur sa fonction et sa composition.
L'énergie noire et la matière noire coexistent dans l'univers, mais ce sont deux phénomènes indépendants.
Voir également:
- Univers
- Voie Lactée
- Galaxie
