L’énigme de la

Matière Noire

Que sait-on sur la matière noire ?

Génèse de la connaisance

Le postulat de base est que les galaxies se regroupent entre elles pour former des amas de galaxies.
Dans l’hypothèse de l’existence de la matière noire, c’est elle qui donnerait sa structure aux galaxies et définirait leur vitesse de rotation.

De même qu’elle agit sur la structure de la galaxie, elle agit aussi sur la structure des amas de galaxies et sur la structure de l’univers.

Mais si la matière noire définit la vitesse d’expansion de l’univers… elle en définit donc aussi sa fin !

MACHOS, WIMPS, des hypothèses parallèles.

C’est ainsi que dans les années 80, les MACHOS -Massive Compact Halo Objects- deviennent une classe de solution à la matière noire.
Les MACHOS regroupent les corps célestes suivants : trous noirs planètes, et naines brunes (étoiles trop petites pour déclencher une fusion nucléaire) et ainsi émettre de la lumière.
L’usage de micro lentilles pour l’observation n’a pas permis de trouver de preuve en faveur des MACHOS.
Cette classe de solution a été partiellement abandonnée aux alentours de 2010.

MACHOS : une hypothèse en deux temps

La piste des WIMPS

Dès lors, les scientifiques ont proposé comme solution les WIMPS -Weakly Interacting Massive Particules-, un amas de particules lourdes est lentes qui n’interagissent pas avec d’autres particules de leur propre espèce, ni de matière ordinaire (matière baryonique) et qui n’émettent ni ne renvoient de lumière.

Les WIMPS sont donc invisibles ce qui expliquerait pourquoi la matière noire est indétectable.
L’accumulation du résultat négatif entraîne l’exclusion des WIMPS comme classe de solution.

Ainsi, les scientifiques ce sont de nouveaux tournés vers la classe de solution MACHOS, en excluant ceux ayant une masse inférieure à 10 amas solaires.

A ce stade, l’hypothèse des trous noirs primordiaux est favorisée.

Des sciences et des mots

« La science est une histoire sans fin. La question n’est pas de savoir qui a raison, qui a tort. Le but est de progresser. […]
Les plus grands défis ne sont pas surmontés quand nos prédictions sont exactes, mais quand elles ne le sont pas ! Nous découvrons alors de nouvelles informations qui nous obligent à modifier tout ce que nous croyions savoir. »
Une des solutions à la matière noire

Les trous noirs primordiaux

Les trous noirs primordiaux présentent des propriétés semblables aux trous noirs, dont la densité de matière est très grande.
La densité des trous noirs primordiaux serait égale au triple des trous noirs ordinaires.

On suppose que les plus grands trous noirs primordiaux pourraient avoir une masse de 1 million de masse solaire.
La question de la formation des trous noirs primordiaux est posée.
Les scientifiques, dans les années 70, supposent que les trous noirs primordiaux se seraient formés lors de l’inflation (période initiale de l’expansion de l’univers).
Ainsi en 10 puissance -35 secondes, tous les points distants de moins d’un rayon atomique, ce sont retrouvés éloigné de 4 années lumières. (Ce qui équivaut à la distance entre le groupe d’étoiles le plus proche du soleil : alpha du Centaure).
Cependant, à certains endroits de cette soupe de matière, la densité était beaucoup plus forte, ces zones se seraient donc effondrées formant ainsi, les trous noirs primordiaux.

Même si aujourd’hui, les scientifiques pensent que les trous noirs primordiaux sont une solution à la matière noire, encore faut-il les détecter… ce n’est pas si simple.

De ce fait, il existe différentes stratégies d’observation.

Il est possible de détecter les trous noirs primordiaux grâce aux ondes gravitationnelles.
En effet, les fusions de ces derniers provoquent des ondes gravitationnelle récoltées par des détecteurs tels que Ligo aux États-Unis, ou Virgo en Italie (son nom vient de l’amas de la vierge, en latin)
Ces deux détecteurs mènent un travail collaboratif depuis 2007.

Comment observer les trous noirs primordiaux.

Le grand nombre de fusions de trous noirs massifs détectés permet aussi aux scientifiques de suggérer que ces trous noirs massifs proviennent du Big Bang.
Toutefois, cette preuve nécessite d’autres observations.
Ainsi donc, les scientifiques recherchent des trous noirs de masse inférieure à la limite de Chandrasekhar (1, 45 m solaire), en dessous de laquelle les étoiles ne peuvent plus former de trou noir, ce qui prouverait leur origine primordiale.

 

Où se trouvent les trous noirs

Justement, Ligo atteindra bientôt la précision nécessaire pour détecter de tels trous noirs.

Les trous noirs primordiaux, s’ils constituent des solutions à la matière noire, se trouveraient dans des galaxies naines de luminosité ultra faible.
En 2015, des astronomes, avec la collaboration du D.E.S. (Dark Energy Survey « relevé de l’énergie sombre») ont découvert des dizaines de galaxies naines de luminosité ultra faible.
Rappelons que les galaxies naines ont une masse et une donc une gravité inférieure aux galaxies normales. Cependant, la force centrifuge reste la même : pour rétablir l’équilibre, il faudrait donc plus de matière noire.

En somme, le mystère des trous noirs primordiaux sera bientôt dévoilé grâce aux nouvelles technologies.