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Le côté sombre du cosmos

La matière sombre n’émet pas et n’absorbe pas la lumière, mais son influence gravitationnelle sur les galaxies trahit sa présence.
Credit: Amercian Museum of Natural History
Dark matter
  • Dark matter
  • The Andromeda galaxy
  • Vera Rubin, at the Kitt Peak 84-inch telescope, 1970.
Le côté sombre du cosmos

Lorsqu’on regarde le ciel à l’œil nu, les points lumineux qu’on aperçoit sont des étoiles. Mais entre les étoiles, est-ce le vide? C’est ce qu’on a longtemps cru. En réalité, les astronomes ont découvert que la partie lumineuse ne compose que 5 % de l’Univers. Le reste, c’est de la « matière sombre » et de l’« énergie sombre »!

La découverte de la matière sombre

Depuis la Terre, les astronomes ont fait d’extraordinaires découvertes sur le cosmos. Lors des nuits sombres sans nuages, nous pouvons voir une grande bande lumineuse traverser le ciel. C’est notre galaxie, la Voie lactée, que nous voyons de l’intérieur. Au-delà de notre propre galaxie, il y a plus de cent milliards d’autres galaxies. La galaxie spirale la plus proche de nous est la galaxie d’Andromède, à 2,5 millions d’années-lumière de nous.

Dans les années 1970, l’astronome américaine Véra Rubin a mesuré la vitesse à laquelle la galaxie d’Andromède tournait sur elle-même. Cette rotation est tellement grande que les étoiles et la matière visible qui la composent devraient s’échapper de la galaxie, si c’était uniquement la gravité de ces éléments qui les retenait. La seule explication : une immense masse invisible doit retenir la galaxie en un morceau. Et la galaxie d’Andromède n’est pas la seule. Les calculs montrent que les galaxies doivent contenir au moins dix fois plus de masse invisible que les étoiles visibles. Nous avons donné un nom à cette masse invisible : la matière sombre. Les étoiles ne seraient que la partie visible d’un Univers bien plus complexe et mystérieux, un Univers tissé de matière sombre.

Mais qu’est-ce que l’énergie sombre?

Nous ne pouvons voir la matière sombre puisqu’elle n’émet pas et n’absorbe pas de lumière. Mais sa gravité interagit avec la matière normale que nous pouvons voir, comme les étoiles et les galaxies. La gravité générée par la matière sombre est nécessaire pour former la structure filamenteuse connue de l’Univers aujourd’hui. Malgré tout le mystère qui entoure la matière sombre, nous avons découvert qu’il existe une plus grande énigme.

Les astronomes avaient prédit que la gravité exercée par cette matière sombre ralentirait l’expansion de l’Univers. Mais en 1998, en mesurant la vitesse de l’explosion d’étoiles appelées des supernovae, les astronomes ont constaté que l’Univers était en expansion! La pression provoquant cette accélération a été nommée énergie sombre.

La nature de cette énergie sombre n’est toujours pas comprise, mais nous savons qu’elle représente 70 % de la masse-énergie totale de l’Univers, la matière sombre 25 %, et la matière normale (tout ce que nous sommes) 5 %.

Le cosmos cache encore de nombreux secrets. Derrière chaque réponse se trouvent toujours deux nouvelles questions.

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