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Qu'est-ce que la matière noire?

Un aperçu rapide de l'un des plus grands mystères de l'univers.

Flash info : vous, tout ce qui vous entoure et tout ce que vous pouvez voir ou toucher – toute « matière » observable – constitue que 5%. de l'univers.

Oui, c'est vrai, 5%. Les 95% restants ? C'est composé de matière noire et d'énergie noire. Qu'est-ce que tu demandes ? Eh bien, la vérité insondable est que personne ne le sait vraiment. Alors que 5% de l'univers interagit avec la lumière et avec les particules qui nous composent (ce qui signifie que nous pouvons les toucher et les voir), 95% sont constitués de matière invisible et de forces que nous ne pouvons pas voir, toucher, sentir ou interagir avec - c'est fait de ténèbres.

De toute évidence, cet énorme écart dans la connaissance des frontières ne convient pas aux scientifiques, et ils ont donc passé beaucoup de temps à essayer de comprendre comment classer cette obscurité. Étant donné que ces phénomènes sont responsables de la composition de l'univers, nous avons pensé qu'il serait pertinent de vous expliquer ce qu'ils ont trouvé jusqu'à présent. Nous ne savons toujours pas avec certitude ce qu'est la matière noire ou l'énergie, mais nous pouvons deviner…


Dark Matter

Après qu'Albert Einstein eut découvert son théorie de la gravité, une chose est devenue certaine à propos de l'univers. Cela n'avait aucun sens.

Après avoir compris comment calculer la gravité de n'importe quel objet, il a pu calculer approximativement combien de gravité il devrait y avoir dans l'univers afin de lui donner l'apparence qu'il a. Étonnamment, d'après ses calculs, il n'existait pas assez de « trucs » pour maintenir ensemble les galaxies et les structures complexes. Si nous ne travaillions qu'avec la gravité émise par les objets que nous pouvons voir, les étoiles n'exerceraient qu'une traction inégale et vague les unes sur les autres, s'éloignant probablement les unes des autres et se dispersant dans l'univers.

Dans l'état actuel des choses, il y a suffisamment de gravité dans l'univers pour regrouper les étoiles et les planètes dans diverses formations. Par conséquent, quelque chose que nous ne pouvons pas voir fournit une gravité supplémentaire. Les scientifiques ont appelé cette substance inconnue « matière noire ».

En plus de pouvoir calculer mathématiquement l'existence de la matière noire, on peut aussi la voir… en quelque sorte. Bien qu'il n'interagisse pas directement avec la lumière elle-même, les endroits à forte concentration de matière noire courbent la lumière passant à proximité car ils ont un champ gravitationnel intense.

En d'autres termes, bien que nous ne sachions rien de la matière noire, nous pouvons être sûrs qu'elle existe.

Il existe plusieurs théories sur ce que pourrait être la matière noire, mais les observations les plus concrètes tournent autour de ce que nous savons qu'elle n'est pas. Nous savons que la matière noire n'est pas seulement des nuages ​​de matière normale constitués de particules réfléchissant la lumière appelées baryons. Nous le savons car nous serions capables de détecter les nuages ​​baryoniques par leur absorption du rayonnement qui les traverse.

Nous savons également que la matière noire n'est pas de l'antimatière, car nous ne voyons pas les rayons gamma uniques qui sont produits lorsque l'antimatière réagit avec la matière normale. Enfin, nous savons que la matière noire n'est pas constituée de trous noirs (objets compacts qui affectent violemment leur environnement par gravité) car nous verrions beaucoup plus de lentilles gravitationnelles (étrange courbure de la lumière autour de l'horizon des événements d'un trou noir) si c'était donc.

Essentiellement, les trois choses dont nous sommes sûrs à propos de la matière noire sont :

  • Ça existe
  • Il interagit avec la gravité
  • C'est extrêmement abondant


Énergie noire

Les scientifiques estiment que la matière noire représente environ 27 % de l'univers. Pour tous les génies des maths, si les planètes, les étoiles et nous constituons 5 %, cela signifie qu'il reste encore 68 % de disparus.

Entrez dans l'énergie noire.

En 1929, Edward Hubble (de la renommée des télescopes) a examiné comment les longueurs d'onde de la lumière émise par les galaxies lointaines se déplaçaient vers l'extrémité rouge du spectre. Il a découvert que les galaxies plus faibles et plus éloignées montraient plus de décalage vers le rouge (l'étirement des ondes lumineuses à travers le mouvement, faisant apparaître les objets rouges) que les plus proches. Hubble s'est rendu compte que cette matrice de décalage vers le rouge ne pouvait se produire que si l'univers était en expansion active.

Les esprits ont été assez époustouflés par cela – il était probable que les effets du big bang se faisaient encore sentir, alors que l'univers continuait de croître (ou « exploser »). Il était largement admis que cette expansion finirait par ralentir en raison des effets de la gravité. Un autre Observation de Hubble Cependant, cette théorie a été renversée lorsque les observations d'une lointaine supernovae dans les années 90 ont montré que l'univers s'étendait à un rythme plus lent qu'il ne l'est aujourd'hui. L'expansion de l'univers ne ralentissait pas, c'était accélérer.

Maintenant, comme le savent tous ceux qui ont assisté à un cours de sciences de 9e année, la matière ne peut pas être créée à partir de rien. Et partout où il y a de l'espace vide dans l'univers, il se forme davantage à chaque seconde. Si l'univers grandit, quelque chose doit l'alimenter. Certainschose doit remplir cet espace.

L'espace ne change pas ses propriétés à mesure qu'il s'étend, il y en a juste plus. Par conséquent, l'énergie noire semble être une sorte d'énergie intrinsèque à l'espace, qui est plus forte que toute autre énergie que nous connaissons, et qui agit sur et dans l'espace vide pour en créer davantage. Et ça se renforce avec le temps. Après tout, l'espace vide a plus d'énergie que tout le reste de l'univers combiné (68%).

Alors, comment l'espace acquiert-il cette énergie ? la pensée d'Einstein que cette énergie noire pourrait être une propriété de l'espace vide lui-même, plutôt qu'une force agissant sur lui. Il a théorisé qu'il pourrait s'agir d'un champ de force similaire à la gravité, qui fonctionnait simplement dans le sens inverse – poussant vers l'extérieur au lieu de vers l'intérieur. Il a nommé cela la « constante cosmologique ». Malheureusement, personne n'a trouvé une bonne explication pour expliquer pourquoi la constante cosmologique devrait être là, encore moins pourquoi elle aurait exactement la bonne valeur pour provoquer l'accélération observée.

Une autre théorie emprunte à la physique quantique, suggérant que l'espace vide n'est en fait pas du tout vide, mais plein de minuscules particules qui apparaissent et disparaissent constamment. Mais lorsque les physiciens ont essayé de calculer la quantité d'énergie que cela donnerait à l'espace vide, ils ont constaté que le calcul était impossible.

Une dernière théorie légèrement farfelue est que la théorie de la gravité d'Einstein est totalement fausse. Mais aucune théorie alternative n'a encore été capable de calculer les propriétés des corps en interaction aussi parfaitement que celle d'Einstein.

Donc, vraiment, tout comme la matière noire, nous ne sommes pas exactement sur le point de découvrir ce qu'est vraiment l'énergie noire. On pourrait dire que nous sommes encore… dans le noir.


Saurons nous un jour?

C'est à la fois inconfortable et exaltant que nous n'ayons pratiquement aucune idée de la composition de 95% de notre univers. Nos théories sur la matière noire et l'énergie ne sont encore que cela : des théories.

Pour ma part, je suis convaincu que nous ferons des pas de géant pour comprendre ce qui nous entoure pendant la vie de la génération Z. Nous ne trouverons peut-être pas toutes les réponses, mais encore une fois, où serait le plaisir ?

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