Tout ce que nous voyons autour de nous (étoiles et galaxies) ne représente que 4 à 5 % de la masse de l’Univers !
Table des matières
Composition de l’Univers
Selon les théories cosmologiques actuelles, notre Univers est composé de seulement 5 % de matière ordinaire, dite baryonique, qui forme tous les objets observables, de 25 % de matière noire, détectée par la gravité, et d’énergie noire, qui représente jusqu’à 70 % du volume total.
Les termes «énergie noire» et «matière noire» ne sont pas tout à fait exacts et sont des traductions littérales, mais non sémantiques, de l’anglais.
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Au sens physique, ces termes impliquent seulement que ces substances n’interagissent pas avec les photons, et elles pourraient tout aussi bien être appelées matière et énergie invisibles ou transparentes.
De nombreux scientifiques d’aujourd’hui sont convaincus que la recherche sur l’énergie et la matière noires est susceptible de répondre à la question globale : quel est l’avenir de notre univers ?
Des caillots de la taille d’une galaxie
La matière noire est une substance, très probablement constituée de nouvelles particules non encore connues dans les conditions de la Terre et possédant des propriétés inhérentes à la matière la plus ordinaire. Par exemple, elle est capable, tout comme les substances ordinaires, de se regrouper en caillots et de participer à des interactions gravitationnelles. Mais seule la taille de ces soi-disant caillots peut dépasser celle d’une galaxie entière ou même d’un amas de galaxies.
Approches et méthodes d’étude des particules de matière noire
De quoi est fait l’Univers
À l’heure actuelle, des scientifiques du monde entier tentent de détecter ou d’obtenir artificiellement, dans des conditions terrestres, des particules de matière noire, au moyen d’équipements super-technologiques spécialement conçus et de nombreuses méthodes de recherche différentes, mais jusqu’à présent, tous ces travaux ne sont pas couronnés de succès.
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L’une des méthodes consiste à mener des expériences dans des accélérateurs à haute énergie, communément appelés collisionneurs. Les scientifiques, convaincus que les particules de matière noire sont 100 à 1000 fois plus lourdes qu’un proton, supposent qu’elles doivent naître de la collision de particules ordinaires accélérées à haute énergie par un collisionneur. Une autre méthode consiste essentiellement à enregistrer les particules de matière noire qui nous entourent. La principale difficulté de l’enregistrement de ces particules réside dans le fait qu’elles n’interagissent que très faiblement avec les particules ordinaires, qui sont en quelque sorte transparentes pour elles. Pourtant, les particules de matière noire n’entrent que très rarement en collision avec les noyaux des atomes, et l’on peut espérer que tôt ou tard, ce phénomène sera enregistré.
Il existe d’autres approches et méthodes de recherche des particules de matière noire, et seul l’avenir nous dira laquelle d’entre elles aboutira la première, mais en tout état de cause, la découverte de ces nouvelles particules constituera une réussite scientifique majeure.
Une substance antigravité.
La distribution de l’énergie dans l’Univers
L’énergie noire est une substance encore plus inhabituelle que la matière noire. Elle n’a pas la capacité de s’agglutiner, ce qui explique qu’elle soit répartie uniformément dans tout l’univers. Mais sa propriété la plus inhabituelle à l’heure actuelle est l’antigravité.
La nature de la matière noire et des trous noirs
Grâce aux méthodes astronomiques modernes, il est possible de déterminer le taux d’expansion de l’Univers à l’heure actuelle et de modéliser le processus de son changement plus tôt dans le temps. Cela a permis d’obtenir des informations indiquant qu’à l’heure actuelle, ainsi que dans un passé récent, notre Univers est en expansion, et que le rythme de ce processus augmente constamment. C’est pourquoi l’hypothèse de l’antigravité de l’énergie sombre est apparue, car l’attraction gravitationnelle habituelle aurait un effet retardateur sur le processus de «dispersion des galaxies», freinant le taux d’expansion de l’Univers. Ce phénomène ne contredit pas la théorie générale de la relativité, mais l’énergie noire doit avoir une pression négative, une propriété qu’aucune des substances actuellement connues ne possède.
Candidats au rôle d'»énergie noire»
La masse des galaxies de l’amas Abell 2744 représente moins de 5 % de sa masse totale. Ce gaz est si chaud qu’il ne brille que dans le domaine des rayons X (en rouge sur cette image). La distribution de la matière noire invisible (qui représente environ 75 % de la masse de cet amas) est colorée en bleu.
Le vide, dont la densité d’énergie reste inchangée pendant l’expansion de l’univers et confirme ainsi la pression négative du vide, est un candidat potentiel pour l’énergie noire. Un autre candidat potentiel est la «quintessence», un champ superfaible jusqu’ici inexploré qui est censé traverser tout l’univers. Il existe également d’autres candidats possibles, mais aucun d’entre eux n’a pour l’instant contribué à obtenir une réponse précise à la question : qu’est-ce que l’énergie sombre ? Mais il est d’ores et déjà clair que l’énergie noire est quelque chose de totalement surnaturel, qui reste le principal mystère de la physique fondamentale du XXIe siècle.
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Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023