L'Univers cache bien des mystères, et la matière noire représente l'un des plus grands énigmes que les scientifiques tentent de percer. Cette substance invisible compose pourtant la majeure partie de la masse cosmique, mais échappe à toute observation directe depuis des décennies.
Une équipe internationale dirigée par l'Université de Genève a entrepris d'étudier le comportement de cette matière insaisissable à l'échelle cosmique. Les chercheurs se sont particulièrement intéressés à la manière dont la matière noire réagit aux puits gravitationnels, ces déformations de l'espace-temps créées par les objets massifs comme les galaxies.
En analysant les vitesses de déplacement des galaxies à travers l'Univers, ils ont pu déduire comment la matière noire se comporte dans les régions de forte gravité.
Les résultats publiés dans
Nature Communications révèlent que la matière noire semble bel et bien suivre les équations d'Euler, ces principes mathématiques qui décrivent le mouvement des fluides en physique classique. Cette découverte indique que cette matière invisible se déplace dans les puits gravitationnels de manière similaire à la matière ordinaire, répondant principalement à la force de gravité. Les chercheurs ont comparé systématiquement la profondeur des puits gravitationnels avec les vitesses des galaxies pour établir cette correspondance.
Etrangement, l'étude ouvre aussi une porte à l'existence possible d'une cinquième force fondamentale qui pourrait agir sur la matière noire. Les analyses actuelles indiquent que si une telle force existe, son intensité ne pourrait pas dépasser 7% de celle de la gravité. Cette marge d'incertitude motive la poursuite des recherches avec des instruments plus sensibles, capables de détecter des effets plus subtils.
Les prochaines générations d'observatoires cosmologiques comme le LSST et le DESI promettent des mesures encore plus précises. Ces instruments pourront détecter des forces représentant seulement 2% de l'intensité gravitationnelle, offrant ainsi une vision plus fine du comportement de la matière noire. Cette amélioration technique pourrait permettre de trancher définitivement la question de l'existence d'interactions supplémentaires affectant cette composante mystérieuse de notre Univers.
Les puits gravitationnels et la structure cosmique
Les puits gravitationnels sont des régions de l'espace-temps où la courbure créée par la masse des objets célestes produit un effet d'attraction sur la matière environnante.
Dans l'Univers, ces puits se forment autour de tout objet massif, des étoiles aux amas galactiques. Plus la masse est importante, plus le puits est profond et plus son influence détectable s'étend loin dans l'espace. Les galaxies entières peuvent ainsi être attirées vers ces régions de forte densité gravitationnelle, façonnant la structure à grande échelle du cosmos.
L'étude du mouvement de la matière dans ces puits permet aux scientifiques de cartographier la distribution de la masse invisible. En observant comment les galaxies accélèrent en approchant ces régions, les chercheurs peuvent déduire la présence et le comportement de la matière noire qui domine pourtant ces interactions.
La compréhension de ces mécanismes gravitationnels est essentielle pour reconstituer l'histoire de la formation des structures cosmiques. Chaque puits gravitationnel raconte une partie de l'évolution de l'Univers, depuis le Big Bang jusqu'à la structuration actuelle du cosmos que nous observons aujourd'hui.