Une étude récente menée par l'Université de Genève révèle que la matière noire se comporte comme la matière ordinaire face à la gravité. Cette découverte contraint fortement l'hypothèse d'une cinquième force fondamentale. Les futurs observatoires affineront cette recherche capitale pour notre compréhension du cosmos.
Depuis des décennies, la matière noire déroute les physiciens. Cinq fois plus abondante que la matière visible qui compose les étoiles, les planètes et nous-mêmes, elle reste insaisissable car elle n'émet ni ne réfléchit la lumière.
Son existence n'est déduite que par ses effets gravitationnels sur les galaxies. Une question centrale demeure : est-elle soumise aux quatre forces fondamentales connues ou une cinquième force, encore inconnue, dicte-t-elle sa conduite ?
Plongée dans les puits gravitationnels
Pour sonder ce mystère, une équipe internationale menée par l'Université de Genève a mis au point une méthode ingénieuse. Les chercheurs ont étudié les puits gravitationnels, ces déformations de l'espace-temps créées par des objets célestes massifs.
La matière ordinaire y "tombe" en suivant les lois bien établies de la relativité générale d'Einstein et les équations d'Euler. La question était de savoir si la matière noire suivait le même chemin.
Une comparaison à l'échelle cosmique
L'approche a consisté à comparer la vitesse de déplacement des galaxies, majoritairement constituées de matière noire, avec la profondeur de ces fameux puits.
Comme l'explique Camille Bonvin, co-autrice de l'étude, si la matière noire n'est régie que par la gravité, les galaxies devraient y plonger de manière prévisible. En revanche, l'influence d'une cinquième force modifierait leur trajectoire et leur vitesse, créant un décalage observable.
Un verdict nuancé mais éclairant
Après analyse des données cosmologiques actuelles, le constat est clair : la matière noire semble bien tomber dans les puits gravitationnels de la même façon que la matière ordinaire.
Ce résultat pose une contrainte majeure sur l'hypothèse d'une force inconnue. Nastassia Grimm, autrice principale de l'étude, précise que si une telle force existe, sa puissance ne peut dépasser 7% de celle de la gravité, sans quoi elle aurait déjà été détectée dans leurs analyses.
Le livre n'est donc pas complètement refermé sur cette énigme. Loin d'être une fin en soi, cette découverte ouvre la voie à des recherches encore plus précises.
Les futurs instruments comme le Vera C. Rubin Observatory (LSST) et le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) auront la sensibilité nécessaire pour détecter des forces aussi faibles que 2% de celle de la gravité. Le comportement de la matière noire n'a pas fini de nous surprendre.
