À ce jour, les scientifiques n'ont pas été en mesure de prouver sans équivoque l'existence de la «matière noire», qui est censée être constituée de la majeure partie de notre univers.
La "matière noire" qui entoure les galaxies dans tout l'univers est invisible car elle ne réfléchit pas la lumière. Sa présence ne peut être remarquée que par l'effet gravitationnel qu'elle a sur les planètes et les étoiles.
Malgré une expérience de 2 milliards de dollars réalisée sur la Station spatiale internationale et montrant des signes de l'existence de "matière noire", elle n'a jamais été directement observée.
Des trous dans le ciel
La première indication que quelque chose n'allait pas dans le calcul de la masse de l'Univers est apparue au milieu des années 30 du XXe siècle. L'astronome suisse Fritz Zwicky a mesuré la vitesse à laquelle les galaxies de l'amas de coma (et c'est l'un des plus grands amas connus, il comprend des milliers de galaxies) en orbite autour d'un centre commun.
Le résultat était décourageant: les vitesses des galaxies se sont avérées bien plus élevées que ce à quoi on pouvait s'attendre sur la base de la masse totale observée de l'amas. Cela signifiait que la véritable masse de l'amas Coma était beaucoup plus grande que la masse visible. Mais la majeure partie de la matière présente dans cette région de l'Univers, pour une raison quelconque, reste invisible et inaccessible pour une observation directe, se manifestant uniquement gravitationnellement, c'est-à-dire uniquement sous forme de masse.
40 ans après les travaux de Zwicky, dans les années 70, l'astronome américaine Vera Rubin a étudié la vitesse de rotation autour du centre galactique de la matière situé à la périphérie des galaxies. Des mesures ont montré que pour de nombreuses galaxies cette vitesse reste presque constante à une distance très significative du centre.
Vidéo promotionelle:
Ces résultats ne peuvent être interprétés que d'une seule manière: la densité de matière dans ces galaxies ne diminue pas en se déplaçant du centre, mais reste presque inchangée. Puisque la densité de matière visible (contenue dans les étoiles et le gaz interstellaire) tombe rapidement vers la périphérie de la galaxie, la densité manquante doit être fournie par quelque chose que nous, pour une raison quelconque, ne pouvons pas voir.
Paradoxe galactique
Pour une explication quantitative des dépendances observées de la vitesse de rotation sur la distance au centre des galaxies, il est nécessaire que ce «quelque chose» invisible soit environ 10 fois plus grand que la matière visible habituelle. Ce «quelque chose» s'appelait «matière noire» et reste toujours le mystère le plus intrigant de l'astrophysique.
Une autre preuve importante de la présence de «matière noire» dans notre monde provient de calculs simulant la formation de galaxies, qui a commencé environ 300 000 ans après le début du Big Bang. La matière n'aurait tout simplement pas dû s'accumuler dans les galaxies, ce que nous observons cependant à l'ère moderne. Ce problème a été appelé le paradoxe galactique, et pendant longtemps, il a été considéré comme un argument sérieux contre la théorie du Big Bang.
Cependant, si nous supposons que les particules de matière ordinaire dans l'Univers primitif étaient mélangées avec des particules de «matière noire» invisible, alors dans les calculs, tout se met en place.
Il s'avère que le familier et apparemment étudié dans les détails du monde visible, que nous avons récemment considéré comme presque compris, n'est qu'un petit ajout à quelque chose dont l'Univers se compose réellement.
Monde miroir
En 1995, le télescope Hubble a remarqué que l'une des étoiles du Grand Nuage de Magellan était plus brillante. Cette lueur a duré plus de trois mois, mais l'étoile est revenue à son état naturel. Et six ans plus tard, un objet à peine lumineux est apparu à côté de l'étoile. C'était une naine froide qui, passant à 600 années-lumière de l'étoile, a créé une lentille gravitationnelle qui amplifie la lumière. Des calculs ont montré que la masse de ce nain ne représente que 5 à 10% de la masse du Soleil.
Enfin, la théorie générale de la relativité lie sans ambiguïté le taux d'expansion de l'Univers à la densité moyenne de la matière qu'il contient. Si en réalité la densité de l'Univers est exactement égale à la densité critique, cela ne peut pas être une coïncidence accidentelle, mais est la conséquence d'une propriété fondamentale de notre monde, qui doit encore être comprise et comprise.
Cependant, la nouvelle théorie déclare que la «matière noire» peut contenir un «monde miroir» qui peut changer notre compréhension de l'univers.
Le télescope Planck a collecté des données sur les temps qui ont suivi le Big Bang il y a 13,8 milliards d'années, montrant qu'une matière mystérieuse représente 26,8% de la matière dans l'univers - plus qu'on ne le pensait auparavant.
La matière ordinaire - les galaxies et les planètes, que nous pouvons observer directement, ne représente qu'environ 4,9%. Et tout le reste est encore plus mystérieux "énergie sombre", qui, selon les scientifiques, est responsable de l'expansion de l'Univers.
Un nouveau phénomène
Cette année, une équipe internationale de chercheurs a annoncé qu'un détecteur de rayons cosmiques à bord de l'ISS avait détecté le premier signe de l'existence de «matière noire».
Ces résultats sont survenus lorsque le spectromètre magnétique alpha (AMS), lancé dans l'espace il y a deux ans, a découvert les signes d'un nouveau phénomène physique qui pourrait être une matière étrange et inconnue à ce jour.
Les conclusions des scientifiques sont basées sur l'excès observé de positrons - particules subatomiques chargées positivement. Le sursaut de positrons détecté pourrait être créé par la mort de "matière noire" - une substance si centrale à notre univers qu'elle détermine la disposition des étoiles et des planètes.
La solution ultime au mystère de l'apparition de la matière mystérieuse peut ouvrir des domaines d'étude complètement nouveaux, y compris la possibilité de l'existence de multiples univers et d'autres dimensions.
