Astronomers may have found the first stars that formed after the Big Bang
La matière noire ne défie pas la gravité, selon une étude
par l'Université de Genève
édité par Gaby Clark, relu par Robert Egan
Notes des éditeurs
Carte de la distribution des galaxies observées par la collaboration DESI, à partir de laquelle il est possible de mesurer précisément les vitesses des galaxies. Crédit : Claire Lamman/collaboration DESI ; package de cartes de couleurs personnalisées par cmastro.
La matière noire obéit-elle aux mêmes lois que la matière ordinaire ? Le mystère de cette composante invisible et hypothétique de notre univers – qui n'émet ni ne réfléchit la lumière – reste entier. Une équipe comprenant des membres de l'Université de Genève (UNIGE) a cherché à déterminer si, à l'échelle cosmologique, cette matière se comporte comme la matière ordinaire ou si d'autres forces entrent en jeu.
Leurs résultats, publiés dans Nature Communications, suggèrent un comportement similaire, tout en laissant ouverte la possibilité d'une interaction encore inconnue. Cette avancée apporte un éclairage supplémentaire sur les propriétés de cette matière insaisissable, cinq fois plus abondante que la matière ordinaire.
La matière ordinaire obéit à quatre forces bien identifiées : la gravité, l'électromagnétisme et les forces forte et faible au niveau atomique. Mais qu'en est-il de la matière noire ? Invisible et insaisissable, elle pourrait être soumise aux mêmes lois ou régie par une cinquième force encore inconnue.
Pour percer ce mystère, une équipe dirigée par l'UNIGE a cherché à déterminer si, à l'échelle cosmique, la matière noire tombe dans les puits gravitationnels de la même manière que la matière ordinaire. Sous l'influence de corps célestes massifs, l'espace occupé par notre univers est déformé, créant des puits. La matière ordinaire – planètes, étoiles et galaxies – tombe dans ces puits selon des lois physiques bien établies, notamment la théorie de la relativité générale d'Einstein et les équations d'Euler. Mais qu'en est-il de la matière noire ?
« Pour répondre à cette question, nous avons comparé les vitesses des galaxies à travers l'univers avec la profondeur des puits gravitationnels », explique Camille Bonvin, professeure associée au Département de physique théorique de la Faculté des sciences de l'UNIGE et co-auteure de l'étude. « Si la matière noire n'est pas soumise à une cinquième force, alors les galaxies, qui sont principalement composées de matière noire, tomberont dans ces puits gravitationnels comme la matière ordinaire, régies uniquement par la gravité. En revanche, si une cinquième force agit sur la matière noire, elle influencera le mouvement des galaxies, qui tomberont alors différemment dans ces puits. En comparant la profondeur des puits avec la vitesse des galaxies, nous pouvons donc vérifier la présence d'une telle force. »
es équations d'Euler restent valides
En appliquant cette approche aux données cosmologiques actuelles, l'équipe de recherche a conclu que la matière noire tombe dans les puits gravitationnels de la même manière que la matière ordinaire, obéissant ainsi aux équations d'Euler.
« À ce stade, cependant, ces conclusions n'excluent pas encore la présence d'une force inconnue. Mais si une telle cinquième force existe, elle ne peut pas dépasser 7 % de l'intensité de la gravité, sinon elle serait déjà apparue dans nos analyses », explique Nastassia Grimm, première auteure de l'étude et ancienne chercheuse postdoctorale au Département de physique théorique de la Faculté des sciences de l'UNIGE, qui a récemment rejoint l'Institut de cosmologie et de gravitation de l'Université de Portsmouth.
Ces premiers résultats constituent une avancée majeure dans la caractérisation de la matière noire. Le prochain défi consistera à déterminer si une cinquième force la régit.
« Les données à venir des expériences les plus récentes, telles que LSST et DESI, seront sensibles à des forces aussi faibles que 2 % de la gravité. Elles devraient donc nous permettre d'en apprendre encore plus sur le comportement de la matière noire », conclut Isaac Tutusaus, chercheur à l'ICE-CSIC et à l'IEEC et professeur associé à l'IRAP, observatoire Midi-Pyrénées, Université de Toulouse, co-auteur de l'étude.
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RESUME
Une étude suggère que la matière noire ne défie pas la gravité.
L'analyse de données cosmologiques indique que la matière noire tombe dans les puits gravitationnels de la même manière que la matière ordinaire, conformément aux équations d'Euler et à la relativité générale. Toute éventuelle cinquième force agissant sur la matière noire doit être inférieure à 7 % de la force gravitationnelle, car des effets plus importants auraient déjà été détectés. De futures expériences pourraient permettre de mieux cerner ou de révéler de telles interactions.
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COMMENTAIRES
Aprés l article d avant hier supprimant l acceleration de l expansion de l univers et mettant en cause l existantence de l 'énbergie noire je suis heureux que l'article d aujourd hui ne remette pas en cause la matière noire mais en minimise d une ceretaine façon la sensibilité aux foeces gravité ....
Je rajoute pour mes élèves un point impotant :elle n est pas encore clairement caractériséé a ce jour et ne doit probablement pas ,en termes de thermodynamique presenter un enthalpie de formation importante et etre électriquement neutre
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More information: Nastassia Grimm et al, Comparing the motion of dark matter and standard model particles on cosmological scales, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65100-8
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