{"id":1965,"date":"2025-09-18T08:55:30","date_gmt":"2025-09-18T05:55:30","guid":{"rendered":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/?p=1965"},"modified":"2025-11-20T11:34:32","modified_gmt":"2025-11-20T08:34:32","slug":"la-composition-et-la-structure-de-la-matiere-noire-theories-et-mysteres","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/2025\/09\/18\/la-composition-et-la-structure-de-la-matiere-noire-theories-et-mysteres\/","title":{"rendered":"La composition et la structure de la mati\u00e8re noire: th\u00e9ories et myst\u00e8res"},"content":{"rendered":"

Selon l’\u00e9quipe de recherche, leurs r\u00e9sultats leur permettent \u00e9galement de d\u00e9terminer avec plus de pr\u00e9cision la proportion d’\u00e9nergie noire dans l’Univers. Ils sont arriv\u00e9s \u00e0 ces conclusions apr\u00e8s avoir analys\u00e9 les observations d’amas de galaxies r\u00e9alis\u00e9es par le t\u00e9lescope \u00e0 rayons X eROSITA, qui scrute l’ensemble du ciel terrestre \u00e0 la recherche d’amas de galaxies d\u00e9tectables. eROSITA est mont\u00e9 sur Spektr-RG, un t\u00e9lescope spatial russo-allemand lanc\u00e9 en orbite terrestre en 2019.<\/span><\/p>\n

<\/p>\n

Les physiciens ont \u00e9t\u00e9 les premiers \u00e0 proposer l’existence de la mati\u00e8re noire en 1933, en partie parce que des \u00e9quations montraient que les galaxies manquaient de mati\u00e8re observable pour les emp\u00eacher de se d\u00e9sint\u00e9grer. De plus, les taux de rotation observ\u00e9s des galaxies ne correspondaient pas aux r\u00e9sultats attendus par les mod\u00e8les physiques standards.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Les recherches ult\u00e9rieures ont \u00e9t\u00e9 largement retard\u00e9es jusqu’aux ann\u00e9es 1970, lorsque des instruments scientifiques plus sophistiqu\u00e9s, des d\u00e9tecteurs de rayons gamma aux t\u00e9lescopes spatiaux, ont permis aux astronomes et aux physiciens de confirmer les calculs et observations ant\u00e9rieurs.<\/span><\/p>\n

De puissants radiot\u00e9lescopes ont \u00e9galement fourni des indices, comme la lentille gravitationnelle (un effet o\u00f9 la mati\u00e8re provoque une courbure de la lumi\u00e8re entre la source et l’observateur), et ont apport\u00e9 des preuves convaincantes de l’existence d’une mati\u00e8re que nous pouvons d\u00e9tecter mais que nous ne voyons pas. Le secret, c’est qu’elle est invisible; elle n’interagit pas avec la lumi\u00e8re.<\/span><\/p>\n

Tout ce que vous voyez, tout ce que vous ressentez, tout ce qui vous compose ne repr\u00e9sente que 5% de l\u2019univers, le reste est de la mati\u00e8re noire.<\/span><\/p>\n

Les physiciens ont calcul\u00e9 qu\u2019environ 27 pour cent de l\u2019univers entier est constitu\u00e9 de mati\u00e8re noire, et le reste (68 pour cent) est un ph\u00e9nom\u00e8ne tout aussi myst\u00e9rieux appel\u00e9 \u00e9nergie noire.<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

La partie invisible de l’Univers est compos\u00e9e de deux \u00e9l\u00e9ments: l’\u00e9nergie noire et la mati\u00e8re noire. Cette derni\u00e8re est un peu moins myst\u00e9rieuse, et les scientifiques sont quasiment certains de son existence: sans elle, les lois de la gravit\u00e9 ne fonctionneraient tout simplement pas.<\/span><\/strong><\/span>\u00a0Les galaxies telles que nous les voyons n’auraient pas pu se rassembler jusqu’\u00e0 leur taille actuelle depuis le Big Bang si seule la mati\u00e8re visible avait exist\u00e9. De plus, de nombreuses galaxies ne pourraient m\u00eame pas se maintenir ensemble si la gravit\u00e9 de la mati\u00e8re visible \u00e9tait la seule force qui les attire.<\/span><\/p>\n

Le nouveau t\u00e9lescope spatial europ\u00e9en, Euclid, tentera de cartographier cette mati\u00e8re invisible. Mais que se passera-t-il si les r\u00e9sultats ne sont pas \u00e0 la hauteur des attentes? Les enjeux sont consid\u00e9rables, notamment la c\u00e9l\u00e8bre et largement accept\u00e9e th\u00e9orie de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale d’Einstein.<\/span><\/p>\n

Cependant, la situation avec l’\u00e9nergie noire est plus complexe. La d\u00e9couverte de cette force insaisissable remonte \u00e0 1998, lorsque des astronomes ont constat\u00e9 que l’expansion de l’univers s’acc\u00e9l\u00e9rait. Cette expansion \u00e9tait initialement due \u00e0 l’\u00e9nergie du Big Bang, mais comme ce dernier s’est produit il y a tr\u00e8s longtemps (il y a 13,8 milliards d’ann\u00e9es, pour \u00eatre pr\u00e9cis), elle devrait ralentir.<\/span><\/p>\n

Pour r\u00e9soudre ce myst\u00e8re, des th\u00e9oriciens ont propos\u00e9 l’existence d’une force myst\u00e9rieuse \u2013 l’\u00e9nergie noire \u2013 qui r\u00e9siste \u00e0 la gravit\u00e9 et s\u00e9pare la mati\u00e8re. Selon les mod\u00e8les cosmologiques, l’\u00e9nergie noire repr\u00e9sente 68 % de toute l’\u00e9nergie du cosmos, selon la NASA. Cependant, les astronomes reconnaissent que les preuves de son existence sont plut\u00f4t vagues.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nLes astronomes esp\u00e8rent d\u00e9tecter des traces d\u2019\u00e9nergie noire dans la distribution des galaxies dans l\u2019espace cartographi\u00e9e par la mission Euclid.<\/span><\/em><\/p>\n

Les mod\u00e8les montrent que cette \u00e9nergie devrait \u00eatre uniform\u00e9ment r\u00e9partie dans l’univers et que son intensit\u00e9 a toujours \u00e9t\u00e9 la m\u00eame. \u00c0 l’aube de l’univers, l’influence de l’\u00e9nergie noire n’\u00e9tait pas aussi perceptible, car le coup de pouce initial du Big Bang a entra\u00een\u00e9 la majeure partie de l’expansion de l’univers. Cependant, il y a environ 5 \u00e0 6 milliards d’ann\u00e9es, l’\u00e9nergie noire est devenue la force dominante, contrecarrant la gravit\u00e9 de la mati\u00e8re ordinaire et de la mati\u00e8re noire.<\/span><\/p>\n

Cependant, il est \u00e9galement possible que l’\u00e9nergie noire n’existe pas du tout et que les mod\u00e8les cosmologiques qui pr\u00e9disent son existence soient erron\u00e9s. Ces mod\u00e8les reposent sur la th\u00e9orie de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale d’Albert Einstein, qui d\u00e9crit les \u00abr\u00e8gles\u00bb physiques de l’univers \u00e0 l’aide d’une s\u00e9rie d’\u00e9quations. Si de futures observations du t\u00e9lescope Euclide (et d’autres t\u00e9lescopes con\u00e7us pour \u00e9tudier l’\u00e9nergie noire) r\u00e9v\u00e8lent que l’\u00e9nergie noire n’est pas une force aussi constante et omnipr\u00e9sente, cela signifierait que cette c\u00e9l\u00e8bre th\u00e9orie est incompl\u00e8te.<\/span><\/p>\n

Euclid recherchera des preuves de l’\u00e9nergie noire en cartographiant la r\u00e9partition des galaxies sur 10 milliards d’ann\u00e9es et en comparant son \u00e9volution au cours de l’\u00e9volution de l’Univers. Ces observations r\u00e9v\u00e9leront s’il existe r\u00e9ellement une force constante et omnipr\u00e9sente, ou si quelque chose d’autre est \u00e0 l’\u0153uvre.<\/span><\/p>\n

D\u2019une mani\u00e8re g\u00e9n\u00e9rale, nous pouvons mesurer la mati\u00e8re et l\u2019\u00e9nergie dans l\u2019Univers en les observant dans l\u2019une des quatre interactions suivantes:<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

\u2014 Avec le rayonnement \u00e9lectromagn\u00e9tique (lumi\u00e8re)<\/span>
\n\u2014 Par les effets gravitationnels<\/span>
\n\u2014 Avec d’autres mati\u00e8res par l’interm\u00e9diaire de la force nucl\u00e9aire forte, qui maintient la mati\u00e8re ensemble<\/span>
\n\u2014 La force nucl\u00e9aire faible, ou l’interaction des particules subatomiques, responsable de la d\u00e9sint\u00e9gration radioactive<\/span><\/p>\n

La mati\u00e8re noire \u00e9chappe \u00e0 la plupart de ces observations, car elle ne semble interagir avec la mati\u00e8re ordinaire que par l’interm\u00e9diaire de la gravit\u00e9. Mais cela n’emp\u00eache pas les physiciens d’exclure d’autres m\u00e9thodes.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nCe couloir m\u00e8ne au laboratoire de recherche souterrain de Jadugoda, en Inde. Situ\u00e9 \u00e0 560 m\u00e8tres sous la surface, ce laboratoire recherchera des particules massives \u00e0 faible interaction (WIMPS), t\u00e9moins de l’existence de la mati\u00e8re noire.<\/span><\/em><\/p>\n

L’un des domaines de recherche de Brown est l’\u00e9tude des interactions de la mati\u00e8re noire avec la mati\u00e8re ordinaire sous forme d’isotopes liquides du x\u00e9non. La demi-vie du x\u00e9non-124 est environ mille milliards de fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle de l’univers. D’\u00e9normes r\u00e9servoirs de cette substance sont pomp\u00e9s profond\u00e9ment dans la cro\u00fbte terrestre afin de limiter le bruit de fond, comme le rayonnement \u00e9lectromagn\u00e9tique, susceptible d’interf\u00e9rer avec les mesures. Seules la mati\u00e8re noire et certaines particules subatomiques, comme les muons et les neutrinos, peuvent traverser des milliers de m\u00e8tres de roche dense.<\/span><\/p>\n

Th\u00e9oriquement, seule la d\u00e9sint\u00e9gration radioactive naturelle exceptionnellement lente du x\u00e9non 124 ou ses interactions avec les muons, les neutrinos ou la mati\u00e8re noire pourraient entra\u00eener des modifications de l’isotope. Si une particule de mati\u00e8re noire subatomique arrache un \u00e9lectron au x\u00e9non 124, l’exp\u00e9rience Xenon1T devrait le d\u00e9tecter.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nL’exp\u00e9rience est men\u00e9e en profondeur pour \u00e9viter l’exposition aux rayonnements \u00e9lectromagn\u00e9tiques. XENON1T<\/span><\/em><\/p>\n

Bien que les scientifiques de la mati\u00e8re noire n\u2019aient pas encore d\u00e9tect\u00e9 d\u2019interactions directes avec ces particules subatomiques insaisissables, ils ont certainement fait un certain nombre d\u2019autres observations int\u00e9ressantes, notamment la d\u00e9sint\u00e9gration du x\u00e9non 124 \u2013 l\u2019\u00e9v\u00e9nement le plus rare jamais enregistr\u00e9 dans l\u2019histoire de l\u2019humanit\u00e9.<\/span><\/p>\n

Nous en savons plus sur ce que la mati\u00e8re noire n’est pas que sur ce qu’elle est. Premi\u00e8rement, ce n’est pas de l’\u00e9nergie noire. C’est une forme d’\u00e9nergie, dont l’existence a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 indirectement prouv\u00e9e, mais qui existe probablement parce que l’univers est en expansion acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e, contrairement aux lois de la physique r\u00e9gissant la mati\u00e8re et l’\u00e9nergie ordinaires.<\/span><\/p>\n

Et la mati\u00e8re noire n’est pas de l’antimati\u00e8re, qui est de la mati\u00e8re ordinaire compos\u00e9e de particules subatomiques de charge directement oppos\u00e9e \u00e0 celle de la mati\u00e8re. Lorsque l’antimati\u00e8re et la mati\u00e8re entrent en collision, elles s’annihilent, g\u00e9n\u00e9rant des sursauts de rayonnement gamma. La mati\u00e8re noire peut \u00e9galement \u00e9mettre un rayonnement gamma lorsqu’elle entre en collision avec son homologue, l’antimati\u00e8re noire, formant ainsi de la mati\u00e8re ordinaire.<\/span><\/p>\n

Et enfin, la mati\u00e8re noire n\u2019est pas simplement une autre classe des trois familles de mati\u00e8re ordinaire, comme les hadrons, les leptons ou les bosons, ces deux derniers \u00e9tant jusqu\u2019alors th\u00e9oriques mais ayant finalement \u00e9t\u00e9 d\u00e9tect\u00e9s directement dans les acc\u00e9l\u00e9rateurs de particules et se comportant diff\u00e9remment de ce que l\u2019on attend.<\/span><\/p>\n

Cependant, les leptons et les bosons nous offrent une piste de r\u00e9flexion. La mati\u00e8re noire semble \u00eatre une forme de mati\u00e8re compos\u00e9e d’une ou plusieurs classes de particules subatomiques totalement diff\u00e9rentes. L’une des plus prometteuses est la WIMP (particule massive faiblement interactive).<\/span><\/p>\n

Malgr\u00e9 leur nom vague, on estime que les WIMP ont une masse mille fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle des protons dans la mati\u00e8re ordinaire. Et la th\u00e9orie d\u00e9crivant leur fonctionnement est parfaitement coh\u00e9rente avec les calculs de la quantit\u00e9 de mati\u00e8re noire dans l’Univers.<\/span><\/p>\n

Mais les WIMP sont loin d’\u00eatre la seule th\u00e9orie envisageable. Il existe \u00e9galement des trous noirs primordiaux, qui sont essentiellement de petits trous noirs h\u00e9rit\u00e9s du Big Bang. Cependant, les chercheurs n’y ont pas observ\u00e9 de microlentille gravitationnelle, ce qui exclut la possibilit\u00e9 qu’une partie de la masse des trous noirs primordiaux soit constitu\u00e9e de mati\u00e8re noire.<\/span><\/p>\n

Il y a ensuite des consid\u00e9rations th\u00e9oriques sur des particules comme les SIMP et les axions, ainsi que d\u2019innombrables autres indices potentiels.<\/span><\/p>\n

Bien s\u00fbr, mener des recherches sans pouvoir observer ce que l’on croit exister, ou n’existe pas forc\u00e9ment, peut s’av\u00e9rer fastidieux. Par exemple, des chercheurs de l’Universit\u00e9 Yale ont d\u00e9couvert deux galaxies d\u00e9pourvues de mati\u00e8re noire. Ces recherches laissent entrevoir des possibilit\u00e9s fascinantes quant au fonctionnement de la mati\u00e8re noire dans l’Univers: la mati\u00e8re noire interagit avec la mati\u00e8re ordinaire par un m\u00e9canisme que nous ignorons encore aujourd’hui: la \u00abforce noire\u00bb, ou cinqui\u00e8me force de l’Univers.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nImage composite obtenue par t\u00e9lescopes optique et \u00e0 rayons X, avec de la mati\u00e8re noire probable surlign\u00e9e en bleu, bien qu’elle ne soit pas directement visible sur les images. Peter van Dokkum\/Universit\u00e9 Yale<\/span><\/em><\/p>\n

Une autre id\u00e9e est que la mati\u00e8re noire interagit \u00e0 travers des forces plus connues que la simple gravit\u00e9, mais le fait avec une force d’interaction si faible que nous n’avons tout simplement pas encore les moyens de d\u00e9tecter de mani\u00e8re fiable les signaux.<\/span><\/p>\n

Au cours des 50 derni\u00e8res ann\u00e9es, la physique des particules s’est attach\u00e9e \u00e0 d\u00e9composer l’univers en ses plus petits composants. Actuellement, la mati\u00e8re noire ne cadre pas avec certaines id\u00e9es sur le fonctionnement de l’univers, notamment le mod\u00e8le standard de la physique des particules.<\/span><\/p>\n

Par ailleurs, la physique fondamentale des particules, notamment la recherche de mati\u00e8re noire, a d\u00e9j\u00e0 permis des avanc\u00e9es technologiques significatives. Nombre des outils de d\u00e9tection utilis\u00e9s dans ce domaine sont largement applicables \u00e0 d’autres domaines, tels que l’imagerie m\u00e9dicale ou la s\u00fbret\u00e9 nucl\u00e9aire.<\/span><\/p>\n

Internet, par exemple, a \u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9 en partie parce que les physiciens th\u00e9oriciens du CERN souhaitaient trouver de nouveaux moyens d’\u00e9changer des donn\u00e9es. Le GPS, quant \u00e0 lui, s’appuie dans une certaine mesure sur la th\u00e9orie de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale d’Einstein, qui explique comment la gravit\u00e9 courbe l’espace et le temps.<\/span><\/p>\n

La mati\u00e8re noire semble \u00eatre distribu\u00e9e dans le cosmos comme un r\u00e9seau, des amas de galaxies se formant aux points d’intersection des filaments. La mati\u00e8re noire n’interagit pas avec la lumi\u00e8re; nous ne pouvons donc pas la voir directement. Les scientifiques d\u00e9tectent plut\u00f4t sa pr\u00e9sence gr\u00e2ce \u00e0 son influence gravitationnelle sur les objets visibles.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Voici quelques \u00e9l\u00e9ments cl\u00e9s de preuve de l\u2019existence de la mati\u00e8re noire:<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

1. Courbes de rotation des galaxies<\/span><\/p>\n

Lorsque les astronomes mesurent la vitesse de rotation des \u00e9toiles autour du centre des galaxies, ils d\u00e9couvrent une \u00e9trange d\u00e9couverte. Les \u00e9toiles situ\u00e9es aux limites des galaxies se d\u00e9placent beaucoup plus vite qu’elles ne le devraient si seule la mati\u00e8re visible \u00e9tait pr\u00e9sente. Cela sugg\u00e8re qu’une substance invisible \u2013 la mati\u00e8re noire \u2013 augmente la masse de la galaxie et emp\u00eache ces \u00e9toiles de s’\u00e9chapper dans l’espace.<\/span><\/p>\n

2. Lentille gravitationnelle<\/span><\/p>\n

Selon la th\u00e9orie de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale d’Einstein, les objets massifs peuvent d\u00e9vier la trajectoire de la lumi\u00e8re. Lorsque la lumi\u00e8re des galaxies lointaines se dirige vers nous, elle passe parfois \u00e0 proximit\u00e9 d’amas invisibles de mati\u00e8re noire, qui d\u00e9vient la trajectoire de la lumi\u00e8re par un ph\u00e9nom\u00e8ne appel\u00e9 lentille gravitationnelle. En \u00e9tudiant la distorsion de la lumi\u00e8re par les amas de galaxies, les astronomes ont pu cartographier la mati\u00e8re noire dans l’univers.<\/span><\/p>\n

3. Rayonnement cosmique relique (RCR)<\/span><\/p>\n

Le rayonnement de fond diffus cosmologique (FDC) est le rayonnement r\u00e9siduel du Big Bang, qui contient d’infimes fluctuations de temp\u00e9rature r\u00e9v\u00e9lant la r\u00e9partition de la mati\u00e8re dans l’univers primitif. La nature de ces fluctuations n’a de sens que si la mati\u00e8re noire existait d\u00e9j\u00e0 et a influenc\u00e9 la condensation de la mati\u00e8re ordinaire.<\/span><\/p>\n

4. Structure \u00e0 grande \u00e9chelle de l’Univers<\/span><\/p>\n

Les simulations informatiques de l’\u00e9volution de l’Univers montrent que les galaxies et les amas de galaxies ne se forment ainsi qu’en pr\u00e9sence d’importantes quantit\u00e9s de mati\u00e8re noire. Sans elle, les structures seraient beaucoup plus petites et plus dispers\u00e9es.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nUne lueur myst\u00e9rieuse \u00e9manant du centre de la Voie lact\u00e9e pourrait \u00eatre caus\u00e9e par la destruction de la mati\u00e8re noire. Mattia Di Mauro (ESO\/Fermi-Lat)<\/span><\/em><\/p>\n

Voici quelques-uns des principaux candidats \u00e0 la mati\u00e8re noire:<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

1. WIMP (particules massives \u00e0 faible interaction)<\/span><\/p>\n

Ces particules hypoth\u00e9tiques comptent parmi les principales candidates. Elles poss\u00e8dent une masse et interagissent via la gravit\u00e9 et peut-\u00eatre la force nucl\u00e9aire faible, mais pas via la lumi\u00e8re ni l’\u00e9lectromagn\u00e9tisme, ce qui les rend invisibles. De grands d\u00e9tecteurs souterrains tentent de d\u00e9tecter l’une de ces particules insaisissables en action, mais sans succ\u00e8s jusqu’\u00e0 pr\u00e9sent.<\/span><\/p>\n

2. Axions<\/span><\/p>\n

Les axions sont des particules ultra-l\u00e9g\u00e8res qui peuvent exister en grand nombre et se comporter comme un fluide froid et invisible dans l’espace. Ils constituent un autre candidat s\u00e9rieux pour la mati\u00e8re noire, notamment parce qu’ils pourraient contribuer \u00e0 r\u00e9soudre d’autres myst\u00e8res de la physique, comme le probl\u00e8me de composition de la PC forte en physique des particules.<\/span><\/p>\n

3. Neutrinos st\u00e9riles<\/span><\/p>\n

Les neutrinos sont des particules fantomatiques qui interagissent \u00e0 peine avec la mati\u00e8re. Les neutrinos st\u00e9riles seraient encore plus insaisissables que les neutrinos ordinaires et, s’ils existent, ils pourraient expliquer partiellement ou totalement la mati\u00e8re noire.<\/span><\/p>\n

4. Trous noirs primordiaux<\/span><\/p>\n

Certains scientifiques \u00e9mettent l’hypoth\u00e8se que la mati\u00e8re noire pourrait \u00eatre constitu\u00e9e de minuscules trous noirs form\u00e9s dans l’univers primordial. Ceux-ci seraient petits et difficiles \u00e0 d\u00e9tecter, mais leur existence reste improbable.<\/span><\/p>\n

Une nouvelle technique exp\u00e9rimentale a limit\u00e9 les possibilit\u00e9s d’un candidat potentiel \u00e0 la mati\u00e8re noire, les \u00abphotons noirs\u00bb. Cette nouvelle m\u00e9thode pourrait aider les scientifiques \u00e0 mieux comprendre la substance la plus myst\u00e9rieuse de l’univers en affinant la recherche d’un candidat sp\u00e9cifique \u00e0 la mati\u00e8re noire: les \u00abphotons noirs\u00bb cach\u00e9s.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

La mati\u00e8re noire repr\u00e9sente environ 85% de la mati\u00e8re de l’univers, mais comme elle n’interagit pas avec la lumi\u00e8re, ou tr\u00e8s faiblement, elle reste quasiment invisible. L’absence apparente d’interaction \u00e9lectromagn\u00e9tique de la mati\u00e8re noire signifie que les scientifiques savent qu’elle ne peut \u00eatre compos\u00e9e des atomes qui constituent la mati\u00e8re \u00abordinaire\u00bb, celle qui compose les \u00e9toiles, les plan\u00e8tes et notre corps. Les recherches de l’\u00e9quipe ont \u00e9t\u00e9 publi\u00e9es en juin 2023 dans la revue Physical Review Letters.<\/span><\/p>\n

Le myst\u00e8re de la mati\u00e8re noire est une question cruciale pour les scientifiques, car cela signifie que la mati\u00e8re observable ne repr\u00e9sente que 15% de toute la mati\u00e8re du cosmos, sans compter l’\u00e9nergie. Cela a conduit \u00e0 la recherche de candidats potentiels \u00e0 la mati\u00e8re noire, tels que les photons dits \u00abcach\u00e9s\u00bb ou \u00abnoirs\u00bb.<\/span><\/p>\n

Ces photons sombres diff\u00e9reront des photons ordinaires, les particules sans masse qui composent la lumi\u00e8re, car on s’attend th\u00e9oriquement \u00e0 ce qu’ils aient une masse. Cependant, leur masse sera n\u00e9gligeable, environ vingt ordres de grandeur inf\u00e9rieure \u00e0 celle d’un \u00e9lectron. C’est cette nature ultra-l\u00e9g\u00e8re qui fait des photons sombres de bons candidats pour la mati\u00e8re noire, mais qui les rend aussi extr\u00eamement difficiles \u00e0 d\u00e9tecter.<\/span><\/p>\n

Les photons sombres ont initialement \u00e9t\u00e9 propos\u00e9s comme candidats \u00e0 la mati\u00e8re noire, car ils interagissaient th\u00e9oriquement faiblement avec les photons ordinaires, ce qui signifie qu’ils auraient pu contribuer au r\u00e9chauffement de l’univers primitif. Ceci explique pourquoi la toile cosmique, la structure \u00e0 grande \u00e9chelle de l’univers qui relie les galaxies, \u00e9tait plus chaude que ne le pr\u00e9disaient les observations du t\u00e9lescope spatial Hubble.<\/span><\/p>\n

Des chercheurs du California Institute of Technology (Caltech) ont d\u00e9velopp\u00e9 une nouvelle m\u00e9thode de d\u00e9tection des photons sombres. Bien que cette nouvelle strat\u00e9gie n’ait pas encore permis de d\u00e9tecter une seule particule hypoth\u00e9tique, elle a impos\u00e9 des contraintes sur leurs caract\u00e9ristiques, ce qui facilitera les recherches futures.<\/span><\/p>\n

\u00abLa sensibilit\u00e9 d’une exp\u00e9rience de photons cach\u00e9s de mati\u00e8re noire d\u00e9pend de la force du signal de mati\u00e8re noire par rapport au plus petit signal que vous pouvez d\u00e9tecter\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 \u00e0 Phys.org Nikita Klimovich, membre de l’\u00e9quipe et chercheur au d\u00e9partement de physique de l’universit\u00e9 d’Oxford.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0Lors de la recherche de photons cach\u00e9s, l’amplitude du signal de mati\u00e8re noire d\u00e9pend de la surface de l’antenne m\u00e9tallique utilis\u00e9e, tandis que le niveau de signal minimum d\u00e9tectable est largement d\u00e9termin\u00e9 par le niveau de bruit des amplificateurs utilis\u00e9s pour lire le signal de l’antenne\u00a0\u00bb, a ajout\u00e9 Klimovich.<\/span><\/p>\n

La recherche de photons noirs par l’\u00e9quipe s’inspire d’une pr\u00e9c\u00e9dente tentative de recherche de mati\u00e8re noire cach\u00e9e, l’exp\u00e9rience SHUKET, qui utilisait un t\u00e9lescope \u00e9lectromagn\u00e9tique. Les \u00e9tudes pr\u00e9c\u00e9dentes ayant inspir\u00e9 ces travaux, comme l’exp\u00e9rience SHUKET, visaient g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 maximiser la puissance du signal en utilisant une tr\u00e8s grande antenne \u00e9quip\u00e9e des meilleurs amplificateurs \u00e0 faible bruit disponibles sur le march\u00e9.<\/span><\/p>\n

Cependant, dans cette nouvelle \u00e9tude, l’\u00e9quipe a adopt\u00e9 une approche diff\u00e9rente : elle a utilis\u00e9 des amplificateurs \u00e0 confinement quantique plut\u00f4t que des amplificateurs classiques et a recherch\u00e9 des photons noirs \u00e0 des temp\u00e9ratures incroyablement basses. Ils les ont \u00e9tudi\u00e9s \u00e0 des temp\u00e9ratures allant de -272,9 degr\u00e9s Celsius \u00e0 -273,149 degr\u00e9s Celsius, soit une fraction de degr\u00e9 au-dessus de la temp\u00e9rature th\u00e9oriquement la plus basse possible: le z\u00e9ro absolu.<\/span><\/p>\n

Bien que cela ait permis aux scientifiques de r\u00e9duire consid\u00e9rablement les niveaux minimaux de signal d\u00e9tectable par rapport \u00e0 d’autres exp\u00e9riences utilisant du mat\u00e9riel standard, cette m\u00e9thode pr\u00e9sentait un s\u00e9rieux inconv\u00e9nient. Le faible volume de l’isolation sous vide du cryostat, utilis\u00e9 par les scientifiques pour refroidir leur appareil, limitait consid\u00e9rablement la taille du bol m\u00e9tallique sph\u00e9rique qu’ils pouvaient utiliser pour leurs recherches.<\/span><\/p>\n

Bien que cela signifie un signal beaucoup plus faible que celui d\u00e9tect\u00e9 par SHUKET et d\u2019autres exp\u00e9riences sur la mati\u00e8re noire, l\u2019\u00e9quipe esp\u00e9rait que cette lacune serait compens\u00e9e par la sensibilit\u00e9 accrue des mesures collect\u00e9es.<\/span><\/p>\n

\u00abS’il existait un photon cach\u00e9 dont la masse correspondait \u00e0 la gamme de fr\u00e9quences \u00e0 laquelle nous sommes sensibles, nous observerions un l\u00e9ger exc\u00e8s de puissance provenant de l’antenne par rapport \u00e0 la r\u00e9f\u00e9rence\u00bb, a expliqu\u00e9 Klimovich. \u00abComme nous n’avons pas observ\u00e9 un tel signal, nous pourrions fixer une nouvelle limite sup\u00e9rieure \u00e0 l’interaction d’un tel photon cach\u00e9 avec un champ \u00e9lectromagn\u00e9tique, en nous basant sur le plus faible niveau de signal d\u00e9tectable.\u00bb<\/span><\/p>\n

Bien que le signal des photons noirs n’ait pas \u00e9t\u00e9 d\u00e9tect\u00e9 lors des mesures de l’\u00e9quipe, l’approche adopt\u00e9e par les scientifiques a impos\u00e9 de nouvelles contraintes strictes sur les photons th\u00e9oriquement cach\u00e9s. Alors que la recherche de candidats \u00e0 la mati\u00e8re noire se poursuit, ces contraintes et cette nouvelle approche pourraient \u00e0 terme jouer un r\u00f4le dans la d\u00e9couverte des photons noirs et, par cons\u00e9quent, dans la r\u00e9solution du myst\u00e8re de la mati\u00e8re noire.<\/span><\/p>\n

Certains scientifiques \u00e9mettent l’hypoth\u00e8se que la mati\u00e8re noire pourrait \u00eatre constitu\u00e9e de minuscules trous noirs form\u00e9s par l’effondrement de ce que l’on appelle des \u00abbaryons noirs\u00bb. Il se pourrait \u00e9galement que la mati\u00e8re noire soit un type de particule cr\u00e9\u00e9e par le rayonnement de Hawking \u00e0 l’horizon cosmique.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Pendant des d\u00e9cennies, les WIMP (particules massives faiblement interactives) ont \u00e9t\u00e9 consid\u00e9r\u00e9es comme les principales candidates \u00e0 la mati\u00e8re noire. Mais alors que la recherche de WIMP est dans l’impasse et que les exp\u00e9riences continuent d’\u00e9chouer, de nouvelles th\u00e9ories de la mati\u00e8re noire \u00e9mergent. Parmi elles, deux nouveaux mod\u00e8les d\u00e9velopp\u00e9s par Stefano Profumo, professeur de physique th\u00e9orique \u00e0 l’Universit\u00e9 de Californie \u00e0 San Diego, dont les id\u00e9es offrent une perspective radicalement diff\u00e9rente sur le probl\u00e8me de la mati\u00e8re noire.<\/span><\/p>\n

Dans l’un de ses articles, Profumo se demande si un \u00absecteur sombre\u00bb pourrait \u00eatre la source de la mati\u00e8re noire. Par \u00absecteur sombre\u00bb, il ne veut pas dire que notre univers est r\u00e9gi par la mati\u00e8re noire et l’\u00e9nergie noire. Il d\u00e9signe plut\u00f4t une sorte de \u00abmonde miroir\u00bb de particules interagissant par des forces ind\u00e9pendantes de la mati\u00e8re dans notre monde. L’hypoth\u00e8se de Profumo concernant le secteur sombre et les trous noirs a \u00e9t\u00e9 publi\u00e9e le 9 mai 2024 dans la revue Physical Review D, et son mod\u00e8le d’horizon cosmique a \u00e9t\u00e9 publi\u00e9 dans la m\u00eame revue le 8 juillet.<\/span><\/p>\n

Profumo soutient que ce concept n’est pas aussi \u00e9trange qu’il y para\u00eet. Par exemple, il souligne comment les quarks contenus dans les protons et les neutrons sont li\u00e9s par l’interaction nucl\u00e9aire forte. Les \u00e9lectrons sont totalement insensibles \u00e0 l’interaction forte. Ils ne la ressentent absolument pas. Pour eux, l’interaction forte est un domaine obscur.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nDiagramme de l’histoire de l’Univers et de la localisation de l’horizon cosmique. Les effets quantiques \u00e0 l’horizon pourraient avoir conduit \u00e0 l’\u00e9mergence de la mati\u00e8re noire dans l’Univers primordial. Stefano Profumo<\/span><\/em><\/p>\n

Selon Profumo, les baryons noirs seraient \u00e9quivalents aux protons ou aux neutrons dans ce secteur sombre, sauf qu’ils pourraient contenir plus de trois quarks et donc \u00eatre plus massifs.<\/span><\/p>\n

L’\u00e9tape suivante de la th\u00e9orie du chercheur lui a \u00e9t\u00e9 inspir\u00e9e par son fils adolescent, qui se demandait si une particule suffisamment massive pouvait s’effondrer sous l’effet de sa propre gravit\u00e9, formant ainsi un mini-trou noir. Les baryons sombres du secteur sombre, s’ils existent, pourraient \u00eatre suffisamment massifs pour provoquer cet effet; ces minuscules trous noirs pourraient \u00eatre pr\u00e9sents dans tout l’univers et former collectivement ce que nous appelons la mati\u00e8re noire.<\/span><\/p>\n

Les trous noirs, grands ou petits, sont entour\u00e9s d’une limite invisible appel\u00e9e l’horizon des \u00e9v\u00e9nements, \u00e0 l’int\u00e9rieur de laquelle la gravit\u00e9 est si forte que m\u00eame la lumi\u00e8re ne peut s’\u00e9chapper. Cependant, cet horizon des \u00e9v\u00e9nements est \u00abchaud\u00bb: les particules cr\u00e9\u00e9es \u00e0 cette limite par des effets quantiques peuvent \u00e9mettre ce que l’on appelle le rayonnement de Hawking (du nom du c\u00e9l\u00e8bre physicien Stephen Hawking, \u00e0 qui l’on attribue cette id\u00e9e). Au fil du temps, ce rayonnement arrache masse et \u00e9nergie au trou noir, provoquant son \u00e9vaporation progressive. Pour les trous noirs supermassifs, cela prendrait un temps incroyablement long: au moins 10^100 ans. Cependant, les trous noirs \u00e0 la plus petite \u00e9chelle \u2013 appel\u00e9e \u00e9chelle de Planck \u2013 peuvent s’\u00e9vaporer en un temps inf\u00e9rieur \u00e0 l’\u00e2ge de l’univers.<\/span><\/p>\n

Cependant, si certaines hypoth\u00e8ses sont faites sur la nature de ces trous noirs form\u00e9s par l’effondrement de baryons noirs, alors leur rayonnement Hawking peut \u00eatre supprim\u00e9, les emp\u00eachant de s’\u00e9vaporer et leur permettant d’agir comme mati\u00e8re noire.<\/span><\/p>\n

Parall\u00e8lement, une autre id\u00e9e de Profumo utilise \u00e9galement le concept de rayonnement Hawking, mais d’une mani\u00e8re compl\u00e8tement nouvelle.<\/span><\/p>\n

Nous vivons dans un univers en expansion acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e, entra\u00eenant avec lui des r\u00e9gions de l’espace si lointaines que leur lumi\u00e8re ne nous atteindra jamais. Ceci cr\u00e9e une fronti\u00e8re, ou horizon cosmique, qui d\u00e9finit la limite de l’univers visible. Au-del\u00e0 de cet horizon, il existe peut-\u00eatre une part bien plus grande de l’univers, mais nous ne la verrons jamais.<\/span><\/p>\n

Revenons maintenant au Big Bang. L’univers a commenc\u00e9 par une explosion d’\u00e9nergie expansionniste appel\u00e9e inflation. Cette p\u00e9riode d’inflation a dur\u00e9 une infime fraction de seconde. Cependant, certains mod\u00e8les sugg\u00e8rent \u00e9galement qu’apr\u00e8s l’inflation, une seconde explosion, plus br\u00e8ve, d’\u00e9nergie expansionniste s’est produite. Cette p\u00e9riode de mini-inflation pourrait \u00eatre li\u00e9e \u00e0 l’inflation et \u00e0 sa fin, ou \u00eatre caus\u00e9e par des facteurs similaires.<\/span><\/p>\n

Cette seconde p\u00e9riode d’expansion a cr\u00e9\u00e9 des horizons cosmiques similaires \u00e0 celui qui borde l’univers visible aujourd’hui. Cependant, l’univers visible actuel a un diam\u00e8tre de 93 milliards d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re, avec la Terre en son centre (le concept d’univers \u00abvisible\u00bb d\u00e9pend fortement de l’observateur; des observateurs situ\u00e9s dans diff\u00e9rentes parties de l’espace verront diff\u00e9rents volumes de l’univers observable centr\u00e9s autour d’eux). L’immensit\u00e9 de l’univers visible signifie que la temp\u00e9rature \u00e0 l’horizon cosmique est tr\u00e8s basse, l’espace lui-m\u00eame \u00e9tant devenu tr\u00e8s dispers\u00e9.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nCette image composite montre la r\u00e9partition de la mati\u00e8re noire, des galaxies et du gaz chaud au c\u0153ur de l’amas de galaxies en fusion Abell 520, form\u00e9 par la violente collision d’amas de galaxies massifs. Les zones bleues indiquent la localisation de la majeure partie de la masse de l’amas, domin\u00e9e par la mati\u00e8re noire. NASA, ESA, CFHT, CXO, MJ Jee, A. Mahdavi<\/span><\/em><\/p>\n

Cependant, lors de la deuxi\u00e8me pouss\u00e9e d\u2019inflation, l\u2019Univers \u00e9tait encore incroyablement compact et la temp\u00e9rature \u00e0 l\u2019horizon \u00e9tait encore extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9e.<\/span><\/p>\n

Profumo a r\u00e9alis\u00e9 que ces horizons cosmiques primitifs pourraient agir comme des horizons d’\u00e9v\u00e9nements\u00a0; en effet, le concept rappelle quelque peu celui d’un trou noir, mais invers\u00e9, puisque tout ce qui se trouve au-del\u00e0 de l’horizon cosmique est \u00e0 jamais s\u00e9par\u00e9 de nous, tout comme tout ce qui se trouve \u00e0 l’int\u00e9rieur de l’horizon d’\u00e9v\u00e9nements d’un trou noir l’est \u00e9galement. Et tout comme le rayonnement de Hawking est \u00e9mis par l’horizon d’\u00e9v\u00e9nements d’un trou noir, Profumo a \u00e9mis l’hypoth\u00e8se que l’horizon cosmique pourrait \u00e9galement \u00eatre soumis \u00e0 un rayonnement de Hawking, et que l’\u00e9nergie de ce rayonnement pourrait \u00eatre convertie en une sorte de particule de mati\u00e8re noire.<\/span><\/p>\n

Cela peut para\u00eetre quelque peu arbitraire, car la position de l’horizon cosmique d\u00e9pend de la position de l’observateur. Cependant, l’univers \u00e9tant homog\u00e8ne (identique en tout point \u00e0 grande \u00e9chelle) et isotrope (identique dans toutes les directions) \u2013 deux truismes que nous appelons le principe cosmologique \u2013 deux observateurs devraient voir la m\u00eame quantit\u00e9 de mati\u00e8re noire, o\u00f9 qu’ils se trouvent.<\/span><\/p>\n

Profumo ne pr\u00e9tend pas que la mati\u00e8re noire doit n\u00e9cessairement \u00eatre l\u2019une de ces deux possibilit\u00e9s; en fait, le fait qu\u2019il ait d\u00e9velopp\u00e9 deux th\u00e9ories implique qu\u2019il ne souhaite pas lier ses couleurs \u00e0 une th\u00e9orie particuli\u00e8re.<\/span><\/p>\n

Tout ce que nous savons avec certitude \u00e0 propos de la mati\u00e8re noire, c’est qu’elle interagit via la gravit\u00e9. Pourtant, malgr\u00e9 son \u00e9nigme, elle domine totalement la mani\u00e8re dont la mati\u00e8re de l’univers s’assemble en galaxies. Pr\u00e8s d’un si\u00e8cle s’est \u00e9coul\u00e9 depuis que Fritz Zwicky a propos\u00e9 son existence, et environ un demi-si\u00e8cle depuis que Vera Rubin a confirm\u00e9 la n\u00e9cessit\u00e9 de la mati\u00e8re noire dans notre univers, mais nous n’en savons toujours rien. Les exp\u00e9riences permettent d’affiner ses propri\u00e9t\u00e9s; plus nous avons d’id\u00e9es, plus nous avons de chances de faire correspondre l’une d’entre elles aux propri\u00e9t\u00e9s observ\u00e9es de la mati\u00e8re noire.<\/span><\/p>\n

Certains chercheurs ont sugg\u00e9r\u00e9 que la mati\u00e8re noire n’existe pas du tout; notre compr\u00e9hension de la gravit\u00e9 s’effondrerait peut-\u00eatre \u00e0 grande \u00e9chelle. L’une des th\u00e9ories alternatives les plus importantes est la Dynamique Newtonienne Modifi\u00e9e (MOND). Elle corrige le comportement de la gravit\u00e9 \u00e0 tr\u00e8s faible acc\u00e9l\u00e9ration, comme \u00e0 la p\u00e9riph\u00e9rie des galaxies.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Cependant, la th\u00e9orie MOND et les th\u00e9ories similaires ne peuvent expliquer toutes les donn\u00e9es disponibles, notamment les sch\u00e9mas d\u00e9taill\u00e9s du fond diffus cosmologique et de la lentille gravitationnelle. C’est pourquoi la plupart des scientifiques continuent de croire que la mati\u00e8re noire est une substance r\u00e9elle, impossible \u00e0 d\u00e9tecter directement.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nLa mati\u00e8re noire n’interagit pas avec la lumi\u00e8re\u00a0; nous ne pouvons donc pas la voir directement. Les scientifiques d\u00e9tectent sa pr\u00e9sence gr\u00e2ce \u00e0 son influence gravitationnelle sur les objets visibles.<\/span><\/em><\/p>\n

Les cosmologistes pensent g\u00e9n\u00e9ralement que la mati\u00e8re noire explique le comportement des galaxies. Cela s’explique en partie par la difficult\u00e9 de formuler une th\u00e9orie de la gravit\u00e9 modifi\u00e9e (MOND). Et en partie parce que, lorsque les scientifiques ont point\u00e9 des t\u00e9lescopes micro-ondes vers le rayonnement de fond cosmologique (CMB), la lumi\u00e8re de l’univers primordial, il s’est av\u00e9r\u00e9 que, selon la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale, la m\u00eame quantit\u00e9 et le m\u00eame type de mati\u00e8re noire \u00e9taient \u00e9galement n\u00e9cessaires pour expliquer le comportement des ondes sonores qui se sont propag\u00e9es dans l’univers lorsqu’il avait moins de 500\u00a0000 ans, et dont nous pouvons observer les traces. La gravit\u00e9 modifi\u00e9e peine \u00e0 fournir une explication unifi\u00e9e pour tous ces syst\u00e8mes \u2013 galaxies, amas de galaxies, l’univers lui-m\u00eame.<\/span><\/p>\n

Si la mati\u00e8re noire existe, elle doit avoir une masse. Or, une mati\u00e8re noire sans masse ne pourrait pas se comporter de mani\u00e8re \u00e0 r\u00e9soudre les probl\u00e8mes qu’elle pose.<\/span><\/p>\n

Deux choses que nous savons avec certitude \u00e0 propos de la mati\u00e8re noire (en supposant qu\u2019elle existe) sont qu\u2019elle exerce une force gravitationnelle (elle a une masse) et qu\u2019elle se d\u00e9place lentement (par rapport \u00e0 la vitesse de la lumi\u00e8re).<\/span><\/p>\n

Des exp\u00e9riences, souvent men\u00e9es en profondeur pour se prot\u00e9ger des rayons cosmiques, visent \u00e0 d\u00e9tecter les particules de mati\u00e8re noire interagissant avec le d\u00e9tecteur. Des exp\u00e9riences comme LUX-ZEPLIN (LZ) et XENONnT portent la sensibilit\u00e9 \u00e0 un niveau sup\u00e9rieur.<\/span><\/p>\n

Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) fait entrer en collision des particules \u00e0 haute \u00e9nergie, produisant potentiellement des particules de mati\u00e8re noire ind\u00e9tectables mais laissant une \u00e9nergie et une quantit\u00e9 de mouvement manquantes dans les donn\u00e9es de collision.<\/span><\/p>\n

Des t\u00e9lescopes du monde entier et de l’espace continuent de cartographier la distribution de la mati\u00e8re noire gr\u00e2ce \u00e0 la lentille gravitationnelle et aux relev\u00e9s de galaxies. Des instruments comme l’observatoire Vera C. Rubin et la mission Euclid de l’Agence spatiale europ\u00e9enne fourniront des donn\u00e9es encore plus pr\u00e9cises.<\/span><\/p>\n

Des exp\u00e9riences sp\u00e9cialis\u00e9es telles que ADMX (Axion Dark Matter Experiment) et les recherches de neutrinos st\u00e9riles testent d’autres candidats potentiels \u00e0 la mati\u00e8re noire.<\/span><\/p>\n

Pour en savoir plus sur la mati\u00e8re noire, consultez le site web du Laboratoire national de l’acc\u00e9l\u00e9rateur Fermi (\u00c9tats-Unis). Ce laboratoire m\u00e8ne des exp\u00e9riences sur les particules de haute \u00e9nergie dans des collisionneurs de particules de pointe afin de d\u00e9couvrir des particules susceptibles de combler les lacunes de notre compr\u00e9hension de l’Univers. L’Organisation europ\u00e9enne pour la recherche nucl\u00e9aire (CERN), le plus grand laboratoire de physique des particules au monde, recherche \u00e9galement des particules de mati\u00e8re noire manquantes. NASA, \u00c9nergie noire, Mati\u00e8re noire, https:\/\/science.nasa.gov\/astrophysics\/focus-areas\/what-is-dark-energy, CERN, Mati\u00e8re noire, https:\/\/home.cern\/science\/physics\/dark-matter<\/span><\/p>\n

\"\"
\nLa mati\u00e8re noire repr\u00e9sente environ 80% de la masse de l’Univers. MARK GARLICK\/SCIENCE PHOTO LIBRARY<\/span><\/em><\/p>\n

La force d\u2019antigravit\u00e9 qui entra\u00eene l\u2019expansion acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e de l\u2019univers semble \u00eatre distribu\u00e9e uniform\u00e9ment dans l\u2019espace et le temps.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Selon l’\u00e9quipe de recherche, les r\u00e9sultats permettent \u00e9galement de d\u00e9terminer plus pr\u00e9cis\u00e9ment la proportion d’\u00e9nergie noire dans l’Univers, tant en termes d’\u00e9nergie que de mati\u00e8re. L’\u00e9tude de l’\u00e9quipe a \u00e9t\u00e9 publi\u00e9e en avril 2023 dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.<\/span><\/p>\n

Ils sont arriv\u00e9s \u00e0 leurs conclusions apr\u00e8s avoir analys\u00e9 les observations d’amas de galaxies effectu\u00e9es par le t\u00e9lescope \u00e0 rayons X eROSITA, qui scrute tout le ciel au-dessus de la Terre \u00e0 la recherche d’amas de galaxies d\u00e9tectables. eROSITA est mont\u00e9 sur Spektr-RG, un t\u00e9lescope spatial russo-allemand lanc\u00e9 en orbite terrestre en 2019.<\/span><\/p>\n

Les amas de galaxies sont utiles pour comprendre l’\u00e9nergie noire, car \u00e0 grande \u00e9chelle, cette \u00e9trange force \u00abantigravit\u00e9\u00bb r\u00e9pulsive devrait emp\u00eacher la formation de structures cosmiques gigantesques. Cela signifie que l’\u00e9nergie noire d\u00e9termine comment et o\u00f9 les amas de galaxies, les plus grands objets de l’univers, peuvent se former.<\/span><\/p>\n

Le relev\u00e9 final de profondeur \u00e9quatoriale d’eROSITA (eFEDS) a permis de d\u00e9couvrir environ 500 amas de galaxies, l’un des plus grands \u00e9chantillons d’amas de galaxies de faible masse d\u00e9couverts \u00e0 ce jour. Les amas observ\u00e9s couvrent environ les 10 derniers milliards d’ann\u00e9es de l’\u00e9volution de l’Univers, vieux de 13,8 milliards d’ann\u00e9es.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nImages en rayons X (en haut) et en fausses couleurs optiques (en bas) de trois amas de galaxies de faible masse \u00e9tudi\u00e9s par le t\u00e9lescope eROSITA. L’amas pr\u00e9sentant le d\u00e9calage vers le rouge le plus \u00e9lev\u00e9 remonte \u00e0 une p\u00e9riode o\u00f9 l’Univers \u00e9tait environ 10 milliards d’ann\u00e9es plus jeune qu’aujourd’hui. Dans ce cas, les galaxies de l’amas sont nettement plus rouges que celles des deux autres amas. eROSITA<\/span><\/em><\/p>\n

L’\u00e9quipe de recherche a combin\u00e9 les observations d’eROSITA avec les donn\u00e9es optiques obtenues lors de la mission strat\u00e9gique Hyper Suprime-Cam de Subaru. Cela a permis la premi\u00e8re \u00e9tude cosmologique utilisant les amas de galaxies d\u00e9couverts par eROSITA.<\/span><\/p>\n

Les r\u00e9sultats de l’\u00e9tude ont \u00e9t\u00e9 compar\u00e9s aux pr\u00e9dictions th\u00e9oriques, confirmant que l’\u00e9nergie noire repr\u00e9sente environ 76% de la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique totale de l’Univers. Les r\u00e9sultats indiquent \u00e9galement que cette densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique est uniforme dans l’espace et constante dans le temps.<\/span><\/p>\n

Les r\u00e9sultats de l’\u00e9quipe concordent avec ceux d’autres approches ind\u00e9pendantes d’\u00e9tude de l’\u00e9nergie noire, telles que les \u00e9tudes ant\u00e9rieures sur les amas de galaxies et les recherches bas\u00e9es sur l’effet de la gravit\u00e9 sur la lumi\u00e8re, connu sous le nom de lentille gravitationnelle faible. Cependant, si ces nouvelles d\u00e9couvertes apportent un \u00e9clairage suppl\u00e9mentaire sur l’\u00e9nergie noire, cette force reste un myst\u00e8re que les physiciens sont impatients de percer.<\/span><\/p>\n

Dans les ann\u00e9es 1920, l’astronome am\u00e9ricain Edwin Hubble a observ\u00e9 des galaxies lointaines, r\u00e9v\u00e9lant qu’elles s’\u00e9loignaient de nous. De plus, plus une galaxie est \u00e9loign\u00e9e, plus elle s’\u00e9loigne rapidement, ce qui a conduit les scientifiques \u00e0 d\u00e9couvrir que l’univers est en expansion.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Ce fut suffisamment choquant pour remettre en question l’id\u00e9e alors r\u00e9pandue selon laquelle l’univers existait dans un \u00e9tat stable. La situation devint encore plus \u00e9trange en 1998, lorsque l’observation de supernovae lointaines r\u00e9v\u00e9la que l’univers \u00e9tait non seulement en expansion, mais aussi en acc\u00e9l\u00e9ration.<\/span><\/p>\n

Pour expliquer cette acc\u00e9l\u00e9ration, les scientifiques ont besoin d’une source, et ils appellent cette source \u00ab\u00e9nergie noire\u00bb, qui fournit une sorte d’\u00abantigravit\u00e9\u00bb pour acc\u00e9l\u00e9rer l’expansion cosmique.<\/span><\/p>\n

Cependant, bien qu’ils sachent ce que fait l’\u00e9nergie noire et qu’ils soient capables de calculer qu’elle repr\u00e9sente environ 76% de l’\u00e9nergie et de la mati\u00e8re de l’Univers, les scientifiques ne savent toujours pas ce qu’elle est r\u00e9ellement ni pourquoi elle a commenc\u00e9 \u00e0 affecter l’Univers \u00e0 ses \u00e9poques ult\u00e9rieures.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Selon l’\u00e9quipe de recherche, leurs r\u00e9sultats leur permettent \u00e9galement de d\u00e9terminer avec plus de pr\u00e9cision la proportion d’\u00e9nergie noire dans l’Univers. Ils sont arriv\u00e9s \u00e0 ces conclusions apr\u00e8s avoir analys\u00e9 les observations d’amas de galaxies r\u00e9alis\u00e9es par le t\u00e9lescope \u00e0 rayons X eROSITA, qui scrute l’ensemble du ciel terrestre \u00e0 la recherche d’amas de galaxies d\u00e9tectables. eROSITA est mont\u00e9 sur Spektr-RG, un t\u00e9lescope spatial russo-allemand lanc\u00e9 en orbite terrestre en 2019.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1966,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[40,536],"tags":[912,652,305,913],"class_list":{"0":"post-1965","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-kosmos","8":"category-dalnii","9":"tag-energie-noire","10":"tag-gravite","11":"tag-matiere-noire","12":"tag-trous-noirs"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1965","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1965"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1965\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1967,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1965\/revisions\/1967"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1966"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1965"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1965"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1965"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}