Les galaxies tournent trop vite pour ce qu’on y voit : une masse invisible à l’œil nu

Une galaxie qui tourne à des centaines de kilomètres par seconde devrait, en toute logique, se déchirer et projeter ses étoiles dans le vide. Pourtant, elle tient bon. Comme si une main invisible retenait l’ensemble. Cette masse fantôme, personne ne l’a jamais vue directement, mais elle représenterait près de 27 % de tout l’Univers.

Constatation des vitesses galactiques

Les étoiles situées loin du centre d’une galaxie tournent à une vitesse anormale. Selon les lois de la gravitation, ces étoiles périphériques devraient ralentir à me qu’on s’éloigne du cœur galactique, où la matière est concentrée. Or, elles tournent presque aussi vite que celles du centre. Avec la seule matière visible, une telle galaxie devrait littéralement se disloquer.

Cette observation suggère qu’une masse supplémentaire, invisible, retient l’ensemble. Cette masse manquante n’émet aucune lumière, ne se laisse voir par aucun instrument et ne peut être perçue qu’à travers ses effets gravitationnels.

Le rôle du gaz chaud dans les amas

Dès les années 1930, un astronome suisse a remarqué une étrangeté en observant les mouvements des galaxies au sein d’un amas. Pour expliquer ces déplacements, il lui fallait environ cent fois plus de masse que celle qu’il pouvait voir. Dans un amas de galaxies, l’essentiel de la matière visible n’est pas constitué d’étoiles, mais de gaz extrêmement chaud, qui émet des rayons X. Même en additionnant la matière visible, la matière noire reste dominante, représentant environ six fois la matière observable.

Les vitesses des galaxies et le gaz chaud des amas exigent donc une masse totale bien supérieure à ce que l’on observe. Sans une masse cachée pour confiner ce gaz brûlant, celui-ci se dissiperait depuis longtemps.

La matière noire : une énigme cosmique

Cette matière noire, qui représenterait 27 % de l’Univers, demeure introuvable. Elle n’absorbe, ne réfléchit ni n’émet aucune lumière, rendant nos télescopes incapables de la détecter. Les chercheurs traquent cette matière grâce à l’effet de lentille gravitationnelle, qui déforme l’espace et la trajectoire de la lumière. En mesurant cette déformation, ils déduisent la masse totale d’un objet. Or, il est impossible de reproduire les déformations observées en ne prenant en compte que la matière ordinaire.

Les cartographies en trois dimensions des amas révèlent que la matière noire n’est pas répartie de manière uniforme, mais s’étire, allongée comme un ballon de rugby. Des observations récentes ont même identifié une galaxie d’une luminosité équivalente à seulement six millions de soleils, l’une des plus riches en matière noire jamais identifiées.

Conséquences sur la compréhension de l’Univers

La recherche sur cette matière fantôme soulève encore de nombreuses questions. Des études récentes ont mis en évidence un probable mini-halo concentrant 19 % de la masse totale, soit environ 1,8 million de masses solaires. Cet objet pourrait être un trou noir ou un amas d’étoiles très dense, ce qui semble improbable selon les modèles classiques de matière noire.

Si cette matière n’est jamais détectée directement, il pourrait être nécessaire de revoir la théorie de la gravitation d’Einstein elle-même, un pilier de la physique moderne qui pourrait alors vaciller.

Les galaxies qui tournent trop vite, le gaz brûlant impossible à confiner et la lumière déviée par du vide apparent convergent vers la même conclusion : une part immense du cosmos nous échappe encore, et notre compréhension de la gravité pourrait être incomplète.

Source : SciencePost