Il a été déduit que la matière noire représentait environ 6 fois la matière visible, qui elle-même ne représente que 5% de notre univers. La matière noire représente donc environ 27% de l'univers et les 68% restants sont attribués à l'énergie noire, qu'il ne faut surtout pas confondre avec la matière noire malgré le mot en commun (qui signifie invisible et indétectable).
L'énergie noire, elle, exerce sa force sur tout l'Univers et rend son expansion plus rapide, faisant s'éloigner les objets composant l'Univers les uns des autres, ce qui n'a rien à voir avec l'effet gravitationnel local de la matière noire.

Nous savons également, grâce à la découverte de l'amas du Boulet en 2006, que la matière noire est non-baryonique, c'est-à-dire qu'elle n'est pas constituée de particules élémentaires (protons, neutrons, et électrons (même si ceux-ci rentrent encore dans une autre famille, les leptons)). La matière baryonique compose les atomes, les molécules, ainsi que toutes les structures visibles dans l'univers observable. En effet, une collision a été observée grâce à la distortion de la lentille gravitationnelle, et force a été de constater que la matière noire ne s'est pas dissipée et est restée telle quelle. Ainsi, les particules de matière noire n'interagissent pas lorsqu'elles se croisent, ce qui est contraire aux propriétés baryoniques.

L'amas du Boulet, photo prise par la NASA avec le satellite Chandra.

Des cartes de la matière noire ont été crées, se basant sur la relativité générale qui prédit que la gravité dévie la lumière. Ainsi, la matière noire crée des lentilles gravitationnelles qui déforment les galaxies se trouvant en arrière-plan. De très nombreuses lentilles gravitationnelles ont pu être analysées par les scientifiques, permettant ainsi de créer des cartes de la matière noire sur plusieurs larges régions du ciel.

Récapitulatif global des découvertes afin de rétablir un contexte historique.
Il ne s'agit là pas de toutes les dates ayant joué un rôle dans l'avancée des découvertes sur la matière noire, mais de celles qui ont eu un rôle majeur.

Richard Taillet a dit :

1922 : Friedmann, en appliquant les lois de la relativité générale, découvre un modèle d'Univers à courbure positive et en expansion.


1927 : Lemaître redécouvre, de façon indépendante, le modèle cosmologique proposé par Friedmann. Il émet l'hypothèse que l'expansion du modèle explique le décalage des raies spectrales déjà observé à l'époque, et donne une valeur pour le facteur de proportionnalité entre la vitesse de récession des galaxies et leur distance (ce qui sera appelé la constante de Hubble).


1929 : Edwin Hubble publie une relation linéaire entre la vitesse d'éloignement des galaxies et leur distance. Cette loi porte désormais son nom.


1933 : Fritz Zwicky (1898-1974) mesure la distribution des vitesses des galaxies de l'amas de Coma, et trouve des vitesses excessivement élevées. Si élevées qu'une grande quantité de masse doit être présente dans l'amas si on veut expliquer que l'amas ne se soit pas dissocié depuis très longtemps. Ces résultats sont publiés en allemand, puis en anglais en 1937 dans la revue Astrophysical Journal (voir le lien ci-dessous). Cet article propose déjà d'utiliser les lentilles gravitationnelles pour sonder le contenu des amas... Les conclusions de Zwicky étaient numériquement faussées par le fait que la valeur mesurée de la constante de Hubble était beaucoup trop élevée à l'époque (Zwicky a considéré 558 km/s/Mpc), mais ceci n'enlève rien à la réalité du problème.


1939 : Babcock mesure la rotation de la galaxie d'Andromède, et trouve qu'elle est beaucoup plus élevée que ce qu'on attendait.


1948 : Alpher et Gamow montrent que les éléments légers se forment lors du Big-Bang. La nucléosynthèse primordiale est née.


1948 : Gamow propose que les galaxies se forment par instabilité gravitationnelle.


1959 : Kahn et Woltjer mettent en évidence de la masse manquante dans le Groupe Local.


1963 : Arrigo Finzi, en se basant sur le mouvement des amas globulaires autour de notre galaxie, calcule pour sa masse une valeur 3 fois plus grande que celle provenant des mesures de rotation de la partie centrale. Elle propose une modification de la loi de Newton à grande distance.


1965: Penzias et Wilson découvrent sans le savoir le rayonnement de fond cosmologique, sous la forme d'un bruit irréductible dans leurs mesures de signaux radio. De leur côté, Dicke et Peebles s'entourent au même moment de Roll et Wilkinson pour construire une antenne qui détecterait un rayonnement de fond radio... La même année, Peebles tire les conséquences de l'existence de ce rayonnement de fond sur la formation des structures cosmiques.



1973 : En se basant sur des simulations numériques, Ostriker et Peebles montrent que les disques galactiques sont instables en l'absence d'un halo étendu de matière noire.



1975 : Roberts et Whitehurst observent M31 (La galaxie d'Andromède) dans la raie à 21 cm de l'hydrogène ce qui leur permet de mesurer la courbe de rotation bien plus loin du centre que ce qu'on peut faire en optique. Le doute est levé : M31 tourne beaucoup trop vite.



1982 : Peebles montre qu'il est difficile de comprendre la formation des galaxies si la matière noire est constituée de neutrinos. Il étudie l'hypothèse de particules plus massives, ce qui lance la matière noire froide !


1992 : Découverte des anisotropies angulaires du rayonnement de fond cosmologique par grâce à l'instrument DMR sur le satellite COBE.


2003 : Publication des résultats de l'expérience WMAP, qui confirme de façon éclatante la distribution des anisotropies du rayonnement de fond cosmologique, et dans une certaine mesure le modèle cosmologique standard lui-même.

La matière noire jouerait un rôle essentiel dans la création des grandes structures de l'Univers, et en savoir plus sur elle et sa composition apporterait de précieux éléments à la reconstitution de la création du monde.

Bien évidemment, la matière noire n'est qu'une théorie, et certains chercheurs préfèrent modifier les équations liées à la gravitation plutôt que se pencher sur la matière noire, cherchant sans relâche une solution au problème de base. La théorie principale contrant la matière noire est nommée MOND (Dynamique de Newton Modifiée en français) et a été crée par Mordehai Milgrom, un physicien israélien. Il imagine avec cette théorie que la gravitation diminuerait beaucoup moins rapidement en dessous d'une accélération d'un certain seuil (10ˉ¹ºm.sˉ²). La déviation de la lumière en revanche n'y trouve pas d'explication.

Aucune particule de matière noire n'a encore été découverte à ce jour, et de nombreux laboratoires de recherche y travaillent...

Ce sujet a été créé pour le concours À la découverte de la science !