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Introduction
En août 2006, la communauté scientifique était en émoi car après des décennies de doute et de recherches, la National Aeronautics and Space Administration (NASA) apportait la preuve directe de l'existence de la "matière noire".
La matière noire, c'est quoi?
Aujourd'hui encore, la réponse à cette question n'est pas encore connue car cette "matière" est avant tout invisible pour notre œil et nos instruments. Jusqu'à l'année dernière, elle n'avait jamais été directement observée mais tout juste imaginée dans l'esprit des scientifiques chevronnés.
Tout a commencé dans les années 1930 quand des astrophysiciens étudièrent des galaxies… Quelque chose ne jouait pas entre les observations et les calculs si on se basait sur les lois de Newton!
Pourtant, ces lois décrivent précisément l'attraction des corps et autres phénomènes astronomiques depuis 1687!
En résumé, ce qui ne "collait" pas entre les observations et les calculs, c'est que les galaxies auraient dû éjecter leurs étoiles aux quatre coins de l'espace… mais il n'en fut rien.
La galaxie d'Andromède
En d'autres mots, compte tenu de la masse, du nombre d'étoiles et de la vitesse, les étoiles devraient se séparer de leur galaxie.
Pourtant, les scientifiques ont beau regarder notre ciel avec des télescopes toujours plus puissants, dans des spectres différents et avec de multiples technologies, rien n'explique ce phénomène. Mais les faits sont là: les étoiles qui devraient être éjectées dans l'univers restent "attachées" à la galaxie alors que rien ne semble les retenir.
Bien sûr, la communauté scientifique a développé des théories dont la plus admise se nomme "matière noire". En résumé, il s'agit avant tout d'un "prêt nom" à quelque chose qu'on ne connaît pas, qu'on ne peut pas voir et dont on ne voit que les effets indirects… mais on ne sait pas ce que c'est.
Tout le problème, c'est donc de trouver cette matière alors qu'on ne peut pas la voir… alors on cherche des indices et surtout, on essaie de la détecter au travers d'observations de la matière visible.
L'observation et les rayons X
Le télescope Chandra lancé en 1999
Grâce aux premiers télescopes à rayons X qui ont été mis en orbite dans les années 1970, on a fait des découvertes majeures et Chandra fait partie de la toute dernière génération de télescope de ce type.
À titre de parenthèse, c'est ce type de mission qui pour 1.4 milliard de dollars permet d'en apprendre plus sur nous et notre univers… et pas une mission habitée avec un drapeau à planter!
Pour mieux vous faire comprendre ce que ce type de télescope détecte (des photons contenant une certaine énergie) et pour "voir" ce qu'il permet de capter, je vous propose une série de quatre photos utilisant différentes technologies. Tous les instruments pointent la nébuleuse du Crabe distante d'environ 6'300 années lumières:
Photo via un télescope optique
La même nébuleuse en infrarouge…
...ou en ondes radio
Enfin, au travers de rayons X
La première photo montre le reste de l'explosion d'une étoile qui a eu lieu il y a presque 1'000 ans (1054 après J.-C.)! La seconde et troisième photo ne sont pas franchement plus explicites. Toutefois, la quatrième et dernière photo montre un véritable tourbillon qui a pour centre un pulsar très actif.
La matière noire "observée"
En août 2006, les scientifiques présentèrent tout d'abord une première image qui sembla assez commune et qui ne montra rien de particulier:
Photo prise par le télescope Hubble
On appelle cette zone le "Bullet Cluster" (1E 0657-56) et pour mieux comprendre ce qui s'y passe, il faut à nouveau faire appel au télescope à rayons X Chandra:
Photo prise par Chandra
Fusion de l'image entre les deux télescopes
En fait, on est en train d'assister - avec 150 millions d'années de retard - à la collision entre deux amas de galaxies. Ce qui a intéressé les scientifiques, c'est de savoir s'il était possible de détecter cette fameuse matière noire à la suite de cette collision géante.
Et à bien y regarder, oui, on voit quelque chose d'anormal et la NASA a mis en évidence cette zone en la colorant en bleu:
La zone bleue est la "matière noire"
Ce qu'il faut comprendre c'est que si on ne voit pas cette matière, elle a une influence sur la vision que l'on a des objets visibles. Cette théorie porte un nom: lentille gravitationnelle et fut décrite par Albert Einstein en 1936.
Composition de l'image finale
Comme on peut le voir sur cette dernière image, les trois vues ont été surexposées de la façon suivante: optique, rayons X (en rouge) et la matière noire (en bleu).
Depuis, d'autres observations de ce type ont permis de confirmer la présence de cette matière noire.
Conclusions
En résumé, après 70 ans de recherches et de théories, on a la preuve que la "matière noire" existe. Toutefois, et dans le but de ne pas trop compliquer ce résumé (je ne suis pas physicien non plus!), cette "matière noire" n'est qu'une partie de l'énigme.
Ce que cette observation a également confirmé, ce sont les proportions que représente cette matière ainsi que son énergie et là, il y a de quoi rester perplexe. Non pas pour le résultat qui est sans appel, mais bien de savoir ce qu'on connaît vraiment de notre univers et comment celui-ci évolue.
Comme des graphiques sont plus parlants que des mots, je vous résume via un petit graphique ce qu'on connaît de notre univers aujourd'hui:
Les proportions de matières dans l'univers
Comme vous pouvez le voir, nous occupons une infime partie de l'univers que nous connaissons… je devrais même dire que nous ne connaissons pas du tout notre univers puisque jusqu'à aujourd'hui, nous sommes à peine capables de parler du 4 % de celui-ci.
En résumé, les 4 % de l'univers que nous connaissons sont constitués d'électrons, de protons et de neutrons ainsi que de photons, neutrinos et muons. Mais pour le reste, le mystère reste entier.
Bien sûr, les scientifiques ne veulent pas en rester là et fondent de grands espoirs sur le Large Hadron Collider (LHC) à Genève qui fonctionnera à la fin de cette année.
Le site Internet du plus puissant accélérateur de particules au monde est l'exemple même de ce que j'ai vu de plus pourri depuis la sortie de Netscape 1.1 en 1995. J'imagine qu'avec un coût total dépassant les CHF 3 milliards, il n'était pas possible de réaliser un site Internet digne de ce nom…
Bref, les chercheurs espèrent "apercevoir" cette "matière noire" au travers de collisions et ainsi, trouver une réponse aux nombreuses interrogations qui sont aujourd'hui en suspens.
Personnellement, je pense que ces expériences apporteront encore plus de questions que de réponses et ce, même si on trouve des traces de matière non-baryonique… sans parler des 15 PBytes (c'est 15 millions de GBytes) de données qui seront générées chaque année et qu'il faudra analyser.