Expliquez moi la différence :
entre matière noire et énergie sombre

C'est à l'énergie noire que l'Univers devrait sa vitesse d'expansion. © Nasa

La théorie du Big Bang, couplée à la relativité générale d'Einstein semble tout expliquer du passé de l'Univers et de son futur. Mais il reste de nombreuses énigmes à résoudre pour que l'observation colle à la théorie. Voilà pourquoi les chercheurs ont recours à des concepts obscurs comme la matière noire ou l'énergie sombre. Mais il ne faut pas confondre ces deux notions : aussi sombres soient-elles l'une et l'autre, elles n'ont rien à voir.

Une matière invisible

Le concept de matière noire est né en 1933. L'astronome suisse Zwicky mesure la distribution des vitesses de certaines galaxies 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. Cette masse, c'est la matière noire.

De quoi est-elle constituée ? Probablement pas par de la matière ordinaire mais des particules dont l'existence est prédite par la physique des particules, les WIMPs. Aujourd'hui, les chercheurs ont réussi à cartographier cette matière noire qui représenterait 21% de la masse totale de l'Univers et tentent de capturer ces fameux WIMPs dans des détecteurs situés sous terre.

Une énergie répulsive

Pour l'énergie sombre, c'est autre chose. C'est en 1920, qu'Edwin Hubble a découvert ce phénomène : plus une galaxie est éloignée, et plus elle s'éloigne rapidement. Le taux d'expansion de l'Univers est-il constant ? Non. Les galaxies s'éloignent de plus en plus vite, autrement dit, l'expansion de l'univers s'accélère. Cela a été montré notamment par le décalage vers le rouge de la lumière des supernovae : leur luminosité indique leur distance, leur couleur leur vitesse de fuite.

Où est le problème ? Eh bien logiquement, l'attraction gravitationnelle entre les galaxies devrait contrarier cette expansion. Et celle-ci devrait ralentir. Les galaxies s'éloignent les unes des autres, comme si l'espace lui-même les emportait avec lui (il faut imaginer deux points sur un ballon qu'on gonfle). C'est pourquoi les scientifiques ont proposé l'existence d'une forme d'énergie inconnue, l'énergie sombre, qui empêche les galaxies de s'attirer entre elles et même les éloigne les unes des autres. Elle représenterait 75 % de la masse de l'Univers.

Où se cacherait-elle ? Au contraire de la matière, l'énergie sombre ne se regroupe pas, elle est distribuée uniformément dans l'espace où sa densité, partout dans l'Univers, atteint 10 ^-26 kg/m3, soit quelques atomes d'hydrogène par mètre cube. Une si faible densité produit une influence insignifiante sur les trajectoires des planètes, puisque, en masse, il n'y aurait que l'équivalent d'un petit astéroïde dans le système solaire. Aux grandes échelles (mais pas à l'échelle de l'Univers), matière et énergie sombres sont presque à l'équilibre : les structures observées résultent de la compétition entre expansion cosmique et gravité. En revanche, à l'échelle globale de l'Univers, c'est l'énergie sombre qui l'emporte nettement sur la gravité. D'où l'accélération observée.

Deux concepts obscurs

Finalement, matière noire et énergie sombre semblent toutes deux expliquer parfaitement les points obscurs de la structure et de l'histoire de notre Univers. C'est d'ailleurs pour ces raisons qu'elles ont toutes deux été "inventées". Toutes deux aussi ne sont que spéculation, jamais directement observées et très controversées. C'est là leur plus grand point commun.

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