La matière noire ou aussi appelée la matière sombre, c’est une catégorie de matière qui est utilisée pour rendre compte d’observation astrophysique, c’est la partie « pratique » de l'astronomie, basée sur des observations astronomiques. Elle est à la base du processus de création et de validation des théories astrophysiques. Elle peut soit confirmer des calculs et modèles déjà établis, soit révéler des phénomènes inconnus, que les théoriciens s'efforcent d'expliquer, notamment des estimations de masse des galaxies et des amas de galaxies… La matière noire constituerait environ 27 % de la densité d’énergie totale de l'Univers Observable. La matière a une masse (mais on ne la connaît pas), elle a aussi une interaction qui est moins gravitationnelle.

Composition de la matière noire

Plusieurs théories sont avancées sur la composition de la matière noire notamment des gaz moléculaires (ce sont des nébuleuses interstellaires qui ont une densité et une taille suffisante pour permettre la formation de H2).

Découverte de la matière noire

En 1933, l’astronome Fritz Zwicky commence à étudier un petit groupe de 7 galaxies dans l’amas (c’est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la gravitation) de la galaxie de la Chevelure de Bérénice. Son objectif était de calculer la masse totale de cet amas en étudiant la vitesse de ces galaxies. Fritz Zwicky constate que les vitesses observées dans l'amas de Coma sont très élevées. La masse dynamique (rapport entre la masse d’un volume donné et sa luminosité) est en effet 400 fois plus grande que la masse lumineuse.

Sinclair Smith observe ce même phénomène en 1936 lors du calcul de la masse dynamique totale de l'amas de la Vierge. Celle-ci est 200 fois plus importante que l'estimation donnée par Edwin Hubble mais elle peut, d'après Smith, s'expliquer par la présence de matière entre les galaxies de l'amas.

Une nouvelle mise en évidence de la masse manquante conduira Vera Rubin et Kent Ford à proposer l'hypothèse de la matière noire en 1970.

Répartition de la matière noire

Au sein de la galaxie :

À partir des vitesses de rotation des étoiles et des galaxies (au niveau des amas), il a été possible de mesurer la masse de cette matière noire, et d'en déduire également sa répartition. Une grande quantité de cette matière devrait se trouver au sein même des galaxies, non pas dans le disque galactique (plan dans lequel se trouvent les bras spiraux et le disque des galaxies à disque) mais sous forme d'un halo englobant la galaxie. On peut imaginer qu’il existe des halos très étendus : environ 200 ou 300 kpc. Le pc est une unité de longueur qui est utilisé en astronomie, elle s’appelle le Parsec.

Disque galactique avec des bras spiraux

Entre les galaxies et à l’échelle des amas :

Déjà on peut dire qu’au niveau des amas, la matière noire serait jusqu'à trente fois supérieure à la masse « visible » de ces amas. Une étude a abouti en mars 2000 à une première cartographie. La matière noire devrait prendre la forme de longs filaments qui s'entre-croisent.

La quantité de matière noire de l'Univers devrait représenter un tiers de celle permettant d'atteindre la densité critique (c’est la densité d’énergie pour laquelle l'espace temps est plat à grande échelle).

Conclusion

Pour conclure sur ce sujet, de nombreuses recherches ont eu lieu et sont en cours sur la matière noire, sujet fascinant et mystérieux pour encore beaucoup d’hommes. Néanmoins, une autre hypothèse sur la matière noire faite par certains chercheurs montrerait que la matière noire n’existe pas dans l’univers et que l’hypothèse de son existence serait uniquement due à une méconnaissance partielle des lois de la gravité. On peut aussi dire qu’il y a de la matière noire partout autour de nous que ce soit la nuit ou dans une pièce sombre.

Grâce à l'image ci-dessous on peut justement voir comment pourrait être répartie

la matière noire dans le système solaire.

Sources :

Wikipédia sur la matière noire.

Wikipédia pour les définitions liées à l’astronomie.