Si on est capable de deduire tous les éléments qui peuvent exister, alors pourquoi ne sommes nous pas capable de determiner la nature et les propriétés de cette fameuse matière noire ?
Parce que la matière noire serait d'une autre nature, elle ne serait pas faite de baryon (proton ou neutron) sinon elle aurait laissé des traces dans le ratio des isotopes.
La matière noire serait faite de ce que l'on appelle les WIMPs : particules massives interagissant faiblement. Elle composerait 25% du contenu énergétique de l'univers, 70% seraient de l'énergie sombre. Si on se trompe, ça veut dire qu'on est vraiment complètement à côté de la plaque.
En fait le problème de la matière noire est plus profond que ça, ça suppose :
- que la relativité générale soit fausse (mais on ne comprend pas, étant donné qu'elle est très bien confirmée par les données expérimentales et que là où on détecterait de la matière noire, c'est le domaine où la relativité a été validée, on pourrait même utiliser les lois de Newton), d'où les hypothèses MOND (MOdified Newton Dynamics)
- qu'il y ait de la matière non détectée, mais étant donnée les expériences et autres mesures que l'on a faites, cette matière noire si elle existe doit avoir des propriétés particulières, en tout cas l'étau se resserre, à un moment elle va bien finir par se révéler, sinon il serait raisonnable de laisser tomber (un peu comme la détection du mouvement par rapport à l'éther)
Toujours est-il qu'aujourd'hui, on ne peut pas donner d'argument scientifique pour l'un ou l'autre (ou un mixte des deux). Il faut rester patient.
En fait il y a des candidats matière noire dans la physique des particules (notamment la théorie des cordes ou les théories incluant la supersymétrie).
En fait je pense que le plus simple c'est de commencer par les observations qui ne collent pas : la courbe de rotation des Galaxies.
On sait en mesurant la luminosité du centre galactique la densité d'étoiles, et donc le champ de gravitation qu'il y a. La courbe de rotation des galaxies est conforme.
Par contre là où ça commence à se gâter, c'est au delà d'une certaine distance du centre galactique on voit bien de nos yeux d'astronomes que les bras sont nettement moins lumineux que le centre (d'ailleurs le bulbe de la galaxie d'Andromède n'est visible à l'oeil nu que sous certaines conditions particulières et non les bras). Ceci implique que les bras contiennent forcément moins d'étoiles que le bulbe.
Est-il possible pour autant que des nuages de gaz y soient présentes, contribuant à la masse en étant invisible ? La réponse des astrophysiciens est : Non, aucune chance. Parce que ce gaz devrait avoir une densité telle qu'il s'effondrerait directement en étoiles. D'ailleurs les régions de formation des étoiles, tels que Orion etc... montrent des régions de gaz et de poussières permettant d'estimer la densité du gaz illuminé par les jeunes étoiles (géantes bleues).
Donc a priori la densité des étoiles dans les bras est bien estimée, (mais ce n'est pas inattaquable, mais c'est dur de construire un contre-argumentaire).
A moins que les étoiles des bras sont plus massives que prévues ? mais dans ce cas... qu'est-ce qui changerait des étoiles du centre ? Elles sont faites de la même matière. Enfin là je m'en sors pas.
Il ne reste plus que la gravitation, ou bien une matière invisible qui n'interagit que très peu avec la matière ordinaire. D'ailleurs il y a un certain nombre d'expériences sur terre ou dans l'espace (je pense à Aegis), qui essaie avec des calorimètres de mettre en évidence des interactions entre la matière et la matière noire. Tout comme le neutrino, qui interagit très peu avec la matière, on a bien fini par le détecter. Bon les détecteurs sont immenses (cf. Super Kamiokandé).
De l'autre côté, avec l'infiniment petit, le LHC va se mettre à chasser les particules supersymétriques, notamment en produisant le boson de Higgs et en explorant ces canaux de désintégration. Si des particules supersymétriques existent le Higgs ne devrait pas se comporter comme prévu (désintégration différent dans les canaux prévu, par exemple plus souvent en deux photons).
Et enfin, si la supersymétrie existe, il pourrait exister plusieurs bosons de Higgs observables (5 dont 2 chargés). J'espère que quand le LHC redémarrera en 2015, on pourra les produire, sinon... il faudra attendre 2030 la prochaine génération :(
Idem pour ce qui est de la matière contenue dans les trous noirs ?
On ne sait pas sous quelle forme elle pourrait être. On sait qu'elle devrait être à une densité énorme, peut-être est-elle sous la forme d'une particule hypermassive (et là ça donnerait pas mal de bille à la théorie des cordes qui prévoit des excitations de Kaluza-Klein).
Si la théorie était si parfaite, nous pourrions expliquer cette matière sans détours.
Je reste convaincu que les apparences sont trompeuses et que les observations nous induisent en erreur.
Pour le moment, la matière noire reste yne hypothèse en laquelle on croit ou non. Le jour où on pourra la synthétiser ou qu'on aura un échantillon, ça changera tout. En attendant, cette matière si abondante reste bien difficile à appréhender ce qui à mes yeux la rend peu crédible.
Voilà, aujourd'hui, les données expérimentales en sont là.
Si tu vois d'autres pistes (hormis les deux principales que j'ai citées), pour expliquer le problème de la courbe de rotation des galaxies je suis preneur.
