Seulement 5% de l’Univers est visible. Le reste est composé de matière noire et d’énergie sombre, deux entités hypothétiques et invisibles qui défient les lois de la physique classique. C’est le défi qui occupe tous les grands astrophysiciens.

« Les astrophysiciens qui travaillent sur la matière et l’énergie noires ne savent toujours pas de quoi ils parlent ! » explique Françoise Combes, professeure au Collège de France dans Philosophie Magazine, publié le 21 octobre 2024.

The Dark Matter Day, le moment où les grandes découvertes sur ce thème sont commémorées

Tous les 31 octobre, des communautés entières se réunissent pour parler de la matière qui représente une grande partie de notre univers, et, qui est responsable de la cohésion planétaire. A cette date, de grandes découvertes sont présentées et des experts sensibilisent la population sur ce qu’est cette matière.

En janvier 2026, la cartographie la plus détaillée de la matière noire a été réalisée grâce aux données du télescope spatial James Webb (JWST) et la technique de la lentille gravitationnelle. « Les galaxies, ou peu importe ce que nous observons, se retrouvent tordues en ces formes caractéristiques, comme avec un miroir déformant, explique Richard Massey dans la célèbre revue Nature. Et nous déterminons la quantité de matière noire en analysant la façon dont elle distord les formes de ces galaxies en arrière-plan. »

Une théorie décrite par Fritz Zwicky au début du XXème siècle

Fritz Zwicky (1898-1974), astronome suisse, découvre une anomalie lors du calcul de la masse gravitationnelle totale des galaxies présentes dans l’amas de la Chevelure de Bérénice. La valeur trouvée est trop faible pour pouvoir maintenir l’amas soudé, la vitesse à laquelle tournent les galaxies devrait les éjecter, mais elles restent regroupées. Fritz Zwicky propose une explication simple : pour expliquer cette attraction gravitationnelle plus importante capable de maintenir les galaxies proches les unes des autres, il doit donc y avoir une masse de matière « manquante » plus importante que celle de la matière visible. Il avance alors le terme de « matière noire » pour décrire cet élément mystérieux.

En 1970, l’astronome américaine Vera Rubin, approfondit le thème et mesure la vitesse de rotation des étoiles en bordure de la galaxie d’Andromède et découvre qu’elles tournent toutes à la même vitesse que celles au centre. En utilisant les lois de Newton, elle prouve que ces étoiles ne sont qu’une infime partie de la galaxie.

Cette matière invisible qui fait augmenter la taille de notre galaxie

Cette matière noire a la forme d’un gigantesque halo de matière invisible qui enveloppe les systèmes solaires d’une galaxie, les galaxies d’un amas de galaxies. Cet halo a une taille pouvant varier de 200 à 300 kiloparsecs qui équivaut à une distance entre 6,17 et 9,26 milliards de milliards de km. C’est l’astronome Vera Rubin qui a mis en lumière cette anomalie :  selon les lois de Newton, les étoiles périphériques devraient tourner plus lentement que celles au centre. Cependant, elle a découvert que la vitesse reste égale, prouvant que la force de gravité de ce halo invisible retient les étoiles.

Le point commun entre l’énergie noire et la matière noire

Le seul point commun, c’est le noir, cette couleur qu’on leur attribuent et cette invisibilité. Pour le reste, elles agissent totalement différemment ; l’une scelle les galaxies ensemble, l’autre les repousse.

La dilatation de notre Univers serait dû à l’énergie sombre. Une énergie “dont on ne connaît pour l’instant pas grand chose” reconnaît l’astrophysicien Roland Lehoucq dans une des conférences sur les idées noires de la physique.