Astrophysique: une théorie se passe de la matière noire

Pour expliquer l’accélération de l’expansion de l’Univers, les mouvements des étoiles et des galaxies, les chercheurs ont émis l’hypothèse de l’existence d’une matière que l’on ne peut pas voir, la matière noire et d’une force supérieure à l’attraction gravitationnelle, l’énergie noire. Cependant, malgré tous leurs efforts, matière noire et énergie noire n’arrivent pas à être observée de manière formelle ou n’arrivent pas à définir réellement les propriétés et caractéristiques de ces deux entités. Un article d’un chercheur suisse paru dans l’Astrophysical Journal et disponible sur ArXiv vient bousculer cette vision.

Faire appel à l’invariance d’échelle du vide

André Maeder, professeur honoraire au département d’Astronomie de la Faculté des sciences de l’UNIGE (Université de Genève – Suisse), propose un modèle théorique où ces deux hypothèses seraient caduques. Les phénomènes que ces hypothèses sont censées expliquer peuvent l’être autrement en se basant sur les propriétés de l’invariance d’échelle du vide. Ne remettant pas en cause la théorie de base du Big Bang, André Maeder explique que si l’on garde les équations de la relativité générale d’Einstein, de la gravitation universelle de Newton et de la mécanique quantique, il faut ajouter un paramètre oublié jusqu’alors : le fait que le vide et ses propriétés ne changent pas suite à une dilatation ou une contraction. Or, précise-t-il, le vide joue un rôle primordial dans les équations d’Einstein en intervenant dans une grandeur nommée constante cosmologique et dont dépend le modèle d’Univers qui en découle. En se basant sur cette hypothèse, André Maeder reconsidère donc aujourd’hui le modèle de l’Univers et rappelle que l’invariance d’échelle du vide est aussi présente dans la théorie fondamentale de l’électromagnétisme.

Plusieurs grands mystères résolus ?

André Maeder a soumis son modèle à différents tests et il a constaté que les calculs théoriques qu’il permet correspondent aux observations. Mais il a aussi découvert qu’il permet de prédire l’accélération de l’expansion de l’Univers sans faire appel à de la matière noire ou de l’énergie noire. Ces dernières n’existeraient tout simplement pas, puisque les équations de la physique suffisent à expliquer les phénomènes observés !

Le chercheur suisse s’est ensuite intéressé au cas de la masse manquante de l’Univers. En appliquant sa nouvelle théorie à la loi de Newton, celle-ci est légèrement modifiée avec l’hypothèse de l’invariance d’échelle du vide. Comme l’explique le communiqué de l’Unige, «cette loi contient un très petit terme d’accélération vers l’extérieur, particulièrement significatif aux faibles densités». Quand on l’applique aux amas de galaxies, on obtient une masse pour ces amas en accord avec celle de la matière visible – contrairement aux calculs précédents qui trouvaient une masse manquante. Ainsi ce nouveau modèle permet d’expliquer les grandes vitesses des galaxies dans les amas. Mais il s’est aussi révélé tout aussi pertinent pour prédire les vitesses élevées des étoiles dans les régions extérieures des galaxies ou la dispersion des vitesses des étoiles oscillant autour du plan de la Voie Lactée. Cette dispersion, qui croît beaucoup avec l’âge des étoiles considérées, est très bien expliquée avec l’hypothèse du vide invariant alors qu’aucun accord n’existait sur l’origine de cet effet.

La théorie d’André Maeder devrait faire couler beaucoup d’encre dans les mois qui viennent car elle pourrait bousculer de nombreuses conceptions ou théories sur l’Univers et elle va certainement faire l’objet de très nombreuses vérifications de la part de la communauté des astrophysiciens.

Sophie Hoguin