Des astrophysiciens ont mesuré la quantité précise de matière dans l’univers

ESPACE La quantité exacte de matière dans l’univers aidera à comprendre l’un des plus grands mystères actuels du cosmos, la nature de la matière noire

20 Minutes avec agences

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Image d'une galaxie prise par le téléscope Hubble, à 70 millions d'années-lumières de la Terre.
Image d'une galaxie prise par le téléscope Hubble, à 70 millions d'années-lumières de la Terre. — ESA/HUBBLE & NASA / AFP

Une équipe d’astrophysiciens aux Etats-Unis a obtenu la mesure la plus précise jamais réalisée de la quantité totale de matière dans l' univers, l’une des questions les plus fascinantes de la cosmologie. La réponse, publiée dans la revue The Astrophysical Journal ce lundi, est que la matière représente 31,5 % (plus ou moins 1,3 %) de la quantité totale de matière et d’énergie qui composent l’univers.

Les 68,5 % restants sont de l’énergie noire, une force mystérieuse responsable de l’expansion de l’univers et dont l’existence a été déduite à partir de l’observation de supernovas dans les années 1990. Autrement dit, la quantité totale de matière dans l’univers observable est équivalente à 66.000.000.000.000.000.000.000 fois la masse du Soleil, ou 66.000 milliards de milliards.

« C’est la continuation d’un long processus »

80 % de cette matière est appelée matière noire, dont la nature reste mystérieuse, mais dont une hypothèse est qu’elle se compose de particules subatomiques. La nouvelle mesure est proche des estimations réalisées par d’autres équipes d’astrophysiciens avec d’autres techniques de cosmologie.

« C’est la continuation d’un long processus qui a permis depuis 100 ans de progressivement devenir de plus en plus précis », indique la co-autrice Gillian Wilson, professeure à la même université. « C’est chouette de pouvoir mesurer des choses aussi fondamentales sur l’univers sans quitter la planète Terre », ajoute-t-elle. L’équipe a eu recours à une technique vieille de 90 ans, et qui consiste à observer les orbites des galaxies à l’intérieur des amas de galaxies (ces amas peuvent contenir des centaines ou milliers de galaxies). Il est possible de calculer la force gravitationnelle de chaque amas, ce qui permet d’en déduire leur masse.

1.800 amas de galaxie mesurés

L’équipe de l’université de Californie a amélioré la technique, inventée dans les années 1930 par l’astronome suisse Fritz Zwicky, et développé un outil appelé GalWeight pour mieux classer quelle galaxie appartient à quel amas. Puis les chercheurs ont appliqué l’outil à l’une des cartes en trois dimensions les plus détaillées de l’univers, la Sloan Digital Sky Survey. Ils ont mesuré la masse de 1.800 amas de galaxies. Puis fait des simulations informatiques pour trouver la quantité optimale de matière dans l’univers correspondant au nombre réel d’amas, jusqu’à trouver la valeur optimale.

A quoi cela peut-il servir ? Selon Gillian Wilson, la quête de la quantité exacte de matière dans l’univers nous aidera à comprendre l’un des plus grands mystères actuels du cosmos, la nature de la matière noire. En outre, « la quantité totale de matière noire et d’énergie noire nous dira le destin de l’univers », dit-elle, le consensus scientifique actuel étant que nous nous dirigeons vers un « Big Freeze », un « grand gel » aussi appelé « mort thermique » de l’univers, un état où les étoiles arrivent à court de carburant.