Tout ce que l'on voit — étoiles, planètes, gaz lumineux — ne représente qu'une petite partie de l'Univers. L'essentiel de sa masse serait fait d'une matière invisible, la matière noire, que l'on ne détecte que par sa gravité.
Chiffres clés
- Matière ordinaire
- ≈ 5 %
- Matière noire
- ≈ 27 %
- Énergie noire
- ≈ 68 %
- Détectée par
- sa gravité (jamais vue)
L'Univers invisible
Quand on additionne toute la matière que l'on voit briller — étoiles, nuages de gaz, galaxies —, on n'obtient qu'une petite fraction de la masse nécessaire pour expliquer ce que l'on observe. Il « manque » énormément de matière. Comme elle n'émet aucune lumière, on l'a baptisée matière noire.
Les galaxies tournent trop vite
La preuve la plus parlante vient de la rotation des galaxies. Les étoiles y tournent autour du centre. Si toute la masse se limitait à la matière visible, les étoiles du bord devraient tourner de plus en plus lentement en s'éloignant du centre — comme les planètes lointaines vont plus lentement autour du Soleil.
Or on observe le contraire : les étoiles du bord vont presque aussi vite que celles du centre. Pour les empêcher d'être éjectées, il faut une masse supplémentaire, invisible, répartie tout autour de la galaxie. C'est la signature de la matière noire.
D'autres indices convergents
La matière noire ne se trahit pas que par la rotation des galaxies. Sa gravité dévie la lumière des objets lointains (on parle de « mirage gravitationnel »), et c'est elle qui maintient groupés les grands amas de galaxies. Plusieurs observations indépendantes pointent donc vers la même masse manquante.
De quoi est-elle faite ?
Voilà tout le mystère : on ne le sait pas encore. Ce n'est ni une étoile éteinte, ni du gaz ordinaire — les mesures l'excluent. Il s'agirait d'une forme de matière inconnue, faite de particules qui n'interagissent presque qu'avec la gravité. De grandes expériences, enfouies sous terre ou installées dans les accélérateurs, tentent de la capturer.
Matière noire et énergie noire
Plus étrange encore : l'expansion de l'Univers s'accélère, comme poussée par une force répulsive que l'on appelle « énergie noire ». En faisant les comptes, la matière ordinaire — celle des étoiles, des planètes et de nous — ne pèse que 5 % du contenu de l'Univers.
Autrement dit, environ 95 % de l'Univers nous est encore inconnu. C'est à la fois humble et enthousiasmant : les plus grandes découvertes sont peut-être devant nous.