Matière noire à la recherche d'information

2000/04/09 Kortabarria Olabarria, Beñardo - Elhuyar Zientzia

• Astronautika

La plupart de l'univers est appelé sombre. Il n'apparaît pas dans le spectre électromagnétique, il n'est donc pas visible. Il est possible que la lumière de la matière noire soit très faible, de sorte que les outils astronomiques actuels ne seront pas en mesure de détecter. Mais il est là, même s'il n'est pas vu, il peut être détecté. Et selon les calculs réalisés, dans l'univers on ne peut voir que 10%. Par exemple, les galaxies seraient dans ce 10%, entourées de matières foncées. Selon les experts, la matière noire avait beaucoup à voir dans la formation des galaxies.

L'existence de matière noire a été découverte en 1932 grâce au travail de l'astronome Jan Oort. Cet astronome enquêtait sur l'influence de la gravité de la Voie Lactée sur les étoiles environnantes, et il pouvait ainsi mesurer la masse du disque de la Voie Lactée. Il eut une grande surprise, car la masse qui lui avait été extraite était double que les étoiles et les nébuleuses qu'on pouvait voir. Un an plus tard, les astronomes Fritz Zwicky et Sinclair Smith, alors qu'ils étudiaient les ensembles de galaxies, eurent une conclusion similaire mais plus surprenante : les galaxies qu'on pouvait voir ne représentaient que 10% de la masse nécessaire pour actionner par gravité l'ensemble des galaxies. L'ensemble des galaxies qu'ils observaient devait être brisé en théorie, puisque l'attraction gravitationnelle intergalactique était beaucoup plus petite que l'énergie cinétique des galaxies, c'est-à-dire que l'ensemble devait se casser, mais ne se cassait pas. Il s'ensuit que, pour que les ensembles de galaxies soient groupés, il devait y avoir quelque chose qui ajoutait la masse, la matière obscure.

Depuis lors, des preuves de matière noire ont été trouvées à plusieurs reprises. Peut-être le point culminant en 1972 R. Brent Tullyk et J. Richard Fischer a été une recherche présentée par des scientifiques. Les deux personnes ont mené une enquête de 9 ans. Pendant ce temps, environ 2200 galaxies ont été analysées dans l'ensemble des galaxies appelées Vierge. Dans l'ensemble des galaxies de la Vierge se trouve l'énorme galaxie elliptique appelée M-87. Dans l'orbite de cette galaxie, il y a de nombreuses petites galaxies, étoiles et masses de gaz chaud. La friction générée par la force de gravité de la galaxie M-87 provoque tous ces corps à produire des rayons X. Autour de l'ensemble des galaxies de Vierge il y a un anneau de galaxies avec un diamètre de 35 millions d'années lumière. Cette bague ne peut être recueillie que par la force de gravité des galaxies qui s'y trouvent, car ces galaxies se déplacent très rapidement. Ainsi, la seule chose qui maintient toute la structure peut être la matière obscure.

En résumé, la matière noire semble être le squelette de grandes structures. Et cela est surprenant, puisque la plupart de la matière noire est constituée de particules élémentaires, c'est-à-dire que les choses plus grandes qui sont connues se forment grâce aux petites choses qui sont connues.

Matière noire en cosmologie

Selon certains astronomes, les protons et les neutrons sont les composants de la matière noire, pour ainsi dire, les composants « conventionnels ». Planètes, comètes, objets incapables de lancer la fusion de l'hydrogène -nains marrons-, traces d'étoiles -naines blanches froides -, et certains gaz entreraient dans ce groupe précédent. D'autres considèrent comme des particules "anormales" les composants de la matière noire qui ne sont pas capables d'interagir avec la matière commune. Sauf les neutrinos, ces particules non conventionnelles existent encore au niveau théorique car elles n'ont pas été détectées.

Et tout ce qui précède est-il important? Eh oui, et c'est incroyable.

En cosmologie, il existe un paramètre appelé densité critique. Ce paramètre définit la frontière entre la croyance que l'univers se développe constamment et la contraction et l'effondrement de l'univers. Si la densité de la matière dans l'univers était supérieure à cette densité critique, l'univers se contracterait, tandis que si elle était inférieure l'univers continuerait à croître. Par conséquent, pour savoir quelle sera la destination de l'univers il est indispensable de connaître la matière.

Pour comptabiliser cette matière, on ne peut compter que ce qui est en vue aujourd'hui - étoiles, galaxies, nébuleuses…- mais il y a aussi la matière obscure, la question est qu'on ne sait pas combien et quel type de matière obscure il y a. En fait, la matière obscure conventionnelle, composée de neutrinos, par exemple, et non conventionnelle, comme la neutraline.

Suivant les théories d'Hawking, au début des années 90 le scientifique américain Denis Sciama a misé sur la théorie des neutrinos, selon laquelle les neutrinos, petites particules sans charge électrique mais avec masse, seraient capables de freiner l'expansion de l'univers. Ainsi, si l'univers avait suffisamment de poids, la force de gravité prévaudrait sur la capacité d'expansion et l'expansion serait freinée, tandis que s'il y avait moins de masse – moins de matière noire, sinon – l'expansion de l'univers ne serait pas interrompue. Dans le but de clarifier le débat, il y a trois ans, le satellite Minisat a été lancé dans l'espace, dans le but, entre autres, de réaliser une expérience préparée par Dennis Sciama pour enquêter sur la matière noire. En avril dernier, les premières données ont été recueillies, mais Sciama lui-même a dit que peu de clarification. Quelques mois plus tard, en septembre, un groupe d'astrophysiciens espagnols a noté qu'il y avait des erreurs de calcul dans les théories de Sciama, que les neutrinos n'étaient pas capables de freiner l'expansion de l'univers, de sorte que l'univers se répandra constamment.

Le débat, la clarification de la matière obscure, ouvrira la porte du destin de l'univers.

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