La carte la plus détaillée jamais faite de la matière noire dans l’univers révèle un mystère cosmique

Atlantico : Une large équipe de scientifiques, réunis au sein de la Dark Energy Survey Collaboration, a dévoilé une carte précise de la répartition de la matière noire dans l’univers. Comment a pu être dressée une telle cartographie ?

Anna Alter : La matière noire, je vous l’avais déjà dit à une autre occasion, c’est l’Arlésienne de l’astrophysique, tout le monde en parle, mais on ne l’a jamais vue et pour cause, elle n’émet aucune lumière. Le premier à avoir suggéré son existence est Fritz Zwicky dans les années 1930. En observant le mouvement des galaxies regroupées dans l’amas de Coma, cet Américano-suisse avait noté que quelque chose ne tournait pas rond : elles étaient beaucoup trop agitées, elles bougeaient plus vite qu’elles n’auraient dû, comme si une masse fantôme en les attirant accélérait la cadence. D’abord considérée comme farfelue, l’hypothèse a été confirmée et acceptée par la majorité depuis, elle a fait consensus comme on dit. Les calculs ont montré que 80% de la masse de l’Univers restaient inaccessibles à nos instruments les plus performants. L’essentiel est invisible pour les yeux et les télescopes, on ne voit bien qu’en ayant à cœur d’appliquer les bonnes formules de la physique. Une façon de repérer la matière noire consiste à observer les objets célestes lointains, si leur lumière ne file pas droit c’est qu’une masse invisible tord les rayons en s’interposant entre eux et nous, en vertu d’une loi mise en évidence par Albert Einstein. Le père de la relativité générale a en effet démontré que masse et lumière interagissent, plus la première est imposante, plus la seconde est déviée. L’équipe de scientifiques s’est servie de cette propriété et, en plaçant cent millions de galaxies sous haute surveillance, elle a établi une carte précise de la répartition de la matière noire dans l’Univers.

Est-ce conforme à ce que l’on pensait savoir sur le sujet ?

La carte est absolument étonnante. Les astrophysiciens tombent des nues, ils ne s’attendaient pas à ce que la matière sombre soit répartie de cette façon. Il y a d’énormes espaces sans rien, des grands vides, où les lois de la physique pourraient être différentes. Et il y a des espaces où la matière noire est concentrée qu’ils ont appelé halos parce que c’est dans leur centre que tout se passe, c’est là que l’on trouve des galaxies comme la nôtre. Selon le Niall Jeffrey, de Normale sup, qui fait partie de l’équipe, cette carte montre clairement que les grands ensembles d’étoiles comme notre Voie lactée appartiennent à des structures beaucoup plus vastes invisibles faites on ne sait comment, parce 90 ans après sa découverte, on ne sait toujours pas de quoi est constituée la matière noire. Ce qui est sûr en revanche, c’est qu’elle n’est pas faite comme nous de protons, neutrons et électrons, sinon elle brillerait étant donné les quantités…

Certains chercheurs du projet considèrent que cela pourrait remettre en cause certaines théories d’Einstein et de la physique en général. De quelle manière cela pourrait-il être le cas ?

C’est vrai que cette vision de l’Univers tirée de la théorie d’Einstein paraît tellement incroyable que certains astrophysiciens sont prêts à remettre en question la Relativité générale. Surtout ne pas s’affoler ! Jean-Pierre Luminet, le meilleur spécialiste français des trous noirs, auteur du magnifique livre « l’écume de l’espace-temps », nous met en garde : attention, sujet sensible. « Comme d’habitude il faut être très prudent, prévient-il, d’une part avec l’interprétation de données qui passe toujours par une certaine grille de lecture, d’autre part on ne déboulonne pas si facilement une théorie comme la Relativité Générale qui, même si elle n’est bien entendu pas définitive, a franchi nombre de tests expérimentaux autrement plus sensibles que celui de la répartition de la matière noire. Il est intéressant, toutefois, que l’on ait interrogé à ce sujet le cosmologiste Carlos Frenk, qui était venu il y a quelques années à l’Observatoire de Meudon nous donner le meilleur séminaire sur la matière noire que j’aie jamais entendu : concernant la composition de cette matière invisible, il privilégie l’hypothèse des neutrinos stériles, et ça m’étonnerait que les observations de la Dark Energy Collaboration la mettent en difficulté ».

Prudence est mère de sûreté dit le proverbe, donc attendons la suite du feuilleton matière noire qui, plein de rebondissements, tient les chercheurs en haleine depuis près d’un siècle…