La matière noire dans l'univers

La matière noire dans l'univers

Cette leçon introductive a servi à faire l’historique de la découverte de la matière noire. L’astronome suisse Fritz Zwicky remarque en 1937 que les galaxies dans les amas comme Coma sont animées de vitesses désordonnées d’une amplitude bien supérieure à ce qui est prévu avec la masse visible des galaxies. Il doit alors exister 100 fois plus de masse invisible dans l’amas, ou bien la gravité de Newton n’est plus valable à ces échelles. Les idées de Zwicky ont mis 40 ans à être acceptées par la communauté des astronomes. La rotation des galaxies, dont la mesure est de plus en plus précise dans les années 1970, révèle aussi de la masse manquante, comme des halos noirs autour de chaque galaxie. Cependant, on découvre par les émissions en rayons X dans les amas du gaz diffus et très chaud, dont la masse peut aller jusqu’à 10 fois la masse des galaxies. Et la rotation de certaines galaxies peut s’expliquer sans matière manquante. La matière noire est-elle vraiment bien établie ? La découverte de grands réservoirs de gaz atomique autour des galaxies, qui permet grâce à la raie hyperfine à 21 cm de mesurer la vitesse de rotation jusqu’à 5 à 10 fois le rayon optique, lorsqu’il n’y a plus d’étoiles, montre sans conteste l’existence de matière noire. Vers 1984, la matière noire devient exotique, on s’aperçoit qu’elle ne peut pas être faite de particules ordinaires. À la fois la nucléosynthèse primordiale, et tout ce que l’on apprend des fluctuations primordiales juste après le Big-Bang, établit le nouveau paradigme de matière noire froide, qui est encore en vigueur aujourd’hui, et qui va faire l’objet des cours en 2015.