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Une étude précise la quantité de matière contenue dans l’Univers

Crédits : Flickr/Hubble - ESA

En calculant la masse de centaines d’amas de galaxies, des chercheurs ont estimé avec précision la quantité de matière (baryonique et noire) contenue dans l’Univers. Les détails de leurs travaux sont publiés dans The Astrophysical Journal.

Nous savons depuis longtemps que l’Univers se compose d’environ 5% de matière baryonique, avec laquelle nous pouvons interagir, et d’environ 27% de matière noire, qui n’émet, n’absorbe ni ne réfléchit aucune lumière. Les 68% restants seraient composés d’énergie sombre, une “force” répulsive opposée à la gravité et responsable de l’accélération de l’expansion de l’Univers.

Autrement dit, il y aurait environ 32% de matière et 68% d’énergie dans le cosmos. Comme nous pouvons le constater, il y a beaucoup “d’environs”. Le fait est que mesurer avec précision la quantité totale de matière dans l’Univers est l’un des principaux objectifs de la cosmologie moderne. Une équipe de l’Université de Californie, à Riverside, s’y est tout de même essayé. Elle prétend avoir le meilleur modèle à ce jour de l’équilibre entre toute la matière et l’énergie de l’Univers.

Amas de galaxies

Dans le cadre de ces travaux, les chercheurs ont développé un nouvel outil appelé GalWeight. Grossièrement, celui-ci leur a permis de calculer la masse d’un amas de galaxies en mesurant les orbites des galaxies individuelles.

En appliquant cela à 756 autres amas catalogués dans les données de la Sloan Digital Sky Survey, l’équipe a ensuite pu comparer ces résultats à des simulations informatiques de la formation des amas de galaxies. En analysant quelles conditions simulées correspondaient le plus aux observations, les chercheurs ont alors pu déterminer la quantité de matière la plus probable contenue dans l’Univers.

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L’amas de galaxies Abel 2163, similaire à ceux analysés dans la nouvelle étude pour calculer la quantité totale de matière dans l’univers. Crédits : ESA / Hubble et NASA

Résultat : la matière représente 31,5 (± 1,3%) du contenu total de l’Univers. Les 68,5% restants sont donc de l’énergie sombre.

«Pour mettre cette quantité de matière en contexte, si toute la matière de l’Univers était répartie uniformément dans l’espace, cela correspondrait à une densité de masse moyenne égale à seulement six atomes d’hydrogène par mètre cube», explique Mohamed Abdullah, principal auteur de ces travaux. «Cependant, puisque nous savons que 80% de la matière est en fait de la matière noire, en réalité, la majeure partie de cette matière n’est pas constituée d’atomes d’hydrogène mais plutôt d’un type de matière que les cosmologistes ne comprennent pas encore».

Univers mystérieux

Effectivement, du fait de son incroyable influence, la matière noire est aujourd’hui considérée comme l’un des problèmes les plus épineux de l’astrophysique moderne.

De nombreuses particules candidates ont été proposées, comme les axions, les photons sombres ou encore des particules massives à faible interaction appelées WIMP. Mais le fait est que toutes ces particules sont encore hypothétiques. Et jusqu’à présent, aucune expérience développée n’a su confirmer leur existence.

L’énergie sombre pose également beaucoup de problèmes aux cosmologistes dans la mesure où, comme la matière noire, elle nous est complètement invisible. Mais nous devons faire l’effort de la chercher. Mieux appréhender cette “énergie” permettrait en effet de comprendre nos origines, mais également le destin de l’Univers.