En astrophysique, la matière noire est un concept très important. Diverses études réalisées il y a quelques années ont suggéré qu’elle a fait son apparition avant le début du Big Bang. De nombreuses hypothèses suggèrent sa présence dans les galaxies et les amas de galaxies, mais les éléments de preuve sont toutefois toujours indirects. Alors que le modèle standard de la cosmologie avance la présence simultanée de matière ordinaire, d’énergie noire et de matière noire, une récente étude publiée par un astrophysicien de l’Université d’Ottawa remet tout en question. Est-ce possible, comme le suggèrent ses résultats, qu’il n’y ait en réalité pas de place pour la matière noire dans l’Univers ?
La matière noire (dark matter en anglais) est une forme de matière hypothétique qui serait constituée de particules massives. Les scientifiques supposent qu’elle est répartie dans tout l’Univers. En cosmologie, la matière noire désigne tout ce qui n’interagit pas avec la lumière ou le champ électromagnétique. Cela signifierait que la matière noire est dépourvue de charge électrique et n’interagit pas avec la matière ordinaire. Elle se manifesterait uniquement par son attraction gravitationnelle et constitue ainsi encore aujourd’hui une énigme.
À ce sujet, une étude de l’Université d’Ottawa publiée récemment dans The Astrophysical Journal contredit le modèle standard de la cosmologie concernant la présence de matière noire ou de masse manquante dans l’Univers. Selon Rajendra Gupta, professeur de physique de la Faculté des sciences, il n’y a pas de place pour la matière noire. « Les résultats de notre étude nous ont permis de découvrir que l’univers n’a pas besoin de matière noire pour exister », affirme-t-il.
La communauté scientifique s’interroge donc sur ce qui a mené Gupta à cette conclusion. Selon le document publié, il s’est basé sur une combinaison des théories impliquant les constantes de couplage covariables (CCC) et de la lumière fatiguée (LF), le fameux modèle CCC + LF. Ce dernier combine deux idées : d’un côté, il y a le concept que les forces de la nature diminuent avec le temps cosmique et d’un autre côté, le fait que la lumière perd de l’énergie selon la distance parcourue. Ces deux concepts ont été mis à l’épreuve et concordent avec de nombreuses observations, notamment avec la manière dont les galaxies s’étendent et l’évolution de l’univers primordial.
C’est ainsi que les résultats de Gupta viennent remettre en question la compréhension prédominante de l’Univers selon nos modèles, selon laquelle ce dernier est composé d’environ 27 % de matière noire et de moins de 5 % de matière ordinaire.
L’Univers a-t-il vraiment besoin de matière noire ?
« Les résultats de l’étude confirment que nos travaux antérieurs (« JWST Early Universe observations and ACDM cosmology »), qui démontrent que l’âge de l’univers est de 26,7 milliards d’années, nous ont permis de découvrir que le cosmos n’a pas besoin de matière noire pour exister », explique Gupta dans un communiqué de l’Université d’Ottawa. « Dans le modèle standard de la cosmologie, on dit que l’expansion accélérée de l’univers est causée par l’énergie noire. Pourtant, ce phénomène serait plutôt dû à l’affaiblissement des forces de la nature pendant cette expansion », poursuit-il.
Dans son étude, Gupta s’est également basé sur le redshift (ou décalage vers le rouge). En astronomie, ce décalage désigne les déplacements de la lumière vers la partie rouge du spectre. Il s’agit d’une augmentation de la longueur d’onde par effet Doppler de la lumière générée par le mouvement de la source lumineuse, s’éloignant de l’observateur. Ainsi, dans un univers en expansion, les galaxies avec un redshift plus élevé se trouvent à des distances plus grandes par rapport à celles qui ont un faible redshift. Gupta s’est donc également basé sur ces informations pour compléter son modèle. Il a également analysé les données provenant d’articles scientifiques récents concernant, entre autres, la distribution des galaxies à faible décalage vers le rouge.
« Plusieurs articles remettent en question l’existence de la matière noire, mais le mien est le premier, à ma connaissance, à éliminer son existence cosmologique tout en étant cohérent avec les observations clés que nous avons eu le temps de confirmer », explique Gupta. En attendant une analyse plus approfondie par la communauté d’astrophysiciens, ce qui est certain, c’est que la remise en question de l’existence de la matière noire ouvrira la voie vers de nouvelles explorations des propriétés fondamentales de l’Univers.
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