Comment concevoir que plus des trois quarts de notre Univers nous demeurent inconnus ? Les notions de matière noire, d’énergie sombre et de trou noir méritent quelques explications.
Matière baryonique
La matière baryonique est la matière composée des particules élémentaires décrites en physique par le modèle standard. C’est la matière visible qui compose l’Univers observable. Elle en constitue une partie minime d’environ 5 %.
Matière noire
Cependant, si l’on considère la quantité de matière baryonique, on constate qu’elle n’est pas assez importante pour justifier les forces gravitationnelles qui sont en jeu. Par conséquent, il existe une autre matière qu’on ne voit pas, qui n’émet ni ne renvoie de rayonnement, mais qui interagit normalement selon les lois gravitationnelles. C’est la matière noire. Elle représente environ 27 % de l’Univers.
Énergie sombre
L’Univers est en expansion et logiquement, selon les forces gravitationnelles en jeu, les objets devraient s’éloigner de plus en plus lentement. Or, on constate une accélération de l’expansion de l’Univers. Cette accélération doit nécessairement être justifiée par une énergie qu’on ne voit pas. C’est l’énergie sombre. Elle représenterait environ 70 % de l’Univers et se comporterait comme une force gravitationnelle répulsive. Certains astrophysiciens la comparent à la constante cosmologique qu’Einstein a élaborée pour compléter sa théorie de la relativité générale et parvenir à un Univers qu’il voulait statique.
Trou noir
C’est l’effondrement d’une étoile massive qui entraîne la formation d’un trou noir stellaire. Un trou noir est si dense que l’intensité de son champ gravitationnel est tel que rien ne peut s’en échapper, pas même les rayonnements lumineux. Au cœur de celui ci se trouve ce qu’Einstein a appelé la singularité gravitationnelle. Il s’agit d’un point où la densité et la courbure de l’espace temps deviennent infinies. Comme il n’émet aucun rayonnement, il n’est pas possible de l’observer directement. Ce sont les effets gravitationnels qu’il engendre qui rendent sa présence détectable. En effet, en déviant les rayons lumineux, il se comporte comme une lentille gravitationnelle.
La Matière noire, substance exotique ou effet relativiste ? : l'illusion cosmique
Jean Perdijon
Éditions DésIris, 2015
Une réflexion sur la matière noire, notion évoquée pour la première fois en 1933 par l’astronome Fritz Zwicky. L’auteur explore l’hypothèse selon laquelle cette substance mystérieuse serait une manifestation, à l’échelle de la galaxie, de l’horizon d’accélération évoqué dans la théorie de la relativité.
À la Bpi, niveau 2, 525 PER
Le Futur du cosmos : matière noire et énergie sombre
Joseph Silk
O. Jacob, 2015
Un panorama des questions de la cosmologie moderne : naissance et avenir de l’Univers, multivers, voyage dans le temps, rôle de la matière noire…
À la Bpi, niveau 2, 52 SIL
Le Mystère de la matière noire : dans les coulisses de l'Univers
Gianfranco Bertone
Dunod, 2014
Une exploration des découvertes scientifiques dans le domaine et de ce qu’est la matière noire.
À la Bpi, niveau 2, 525 BER
Les Trous noirs
Matteo Smerlak
PUF, 2016
Une synthèse sur l’histoire de la découverte des trous noirs, depuis les intuitions théoriques de l’existence de tels objets au 18e siècle jusqu’à leur identification effective au 20e siècle.
À la Bpi, niveau 2, 524.6 SME
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