Françoise Combes : “Les astrophysiciens qui travaillent sur la matière et l’énergie noires ne savent toujours pas de quoi ils parlent !”

C’est l’une des plus grandes énigmes actuelles de la cosmologie : la matière et l’énergie noires, invisibles et indétectables, constituent 95 % du contenu de l’Univers. Or nous ne savons pratiquement rien sur elles. Au point de nous demander si elles existent vraiment. Françoise Combes, titulaire de la chaire « Galaxies et cosmologie » au Collège de France, nous éclaire sur ce sujet obscur.

L’une des plus grandes énigmes de l’astronomie contemporaine, c’est la composition de notre Univers, lequel est globalement une boîte remplie de matière noire et d’énergie noire, avec un peu de matière ordinaire. En quoi est-ce une énigme ?

Françoise Combes : Les astrophysiciens qui travaillent dans le secteur noir, à savoir la matière noire et l’énergie noire, ne savent toujours pas de quoi ils parlent ! Le fait est que ces deux entités, qui représentent 95% du contenu de l’Univers, nous sont encore complètement inconnues. On considère que l’Univers est composé de 70% d’énergie noire et de 30% de matière et que de celle-ci, on ne connaît que 5% – la matière dite ordinaire –, les 25% restants étant qualifiés de « matière noire ».

Pourquoi cette désignation ?

On parle de « matière noire » parce qu’on ne la voit pas – elle échappe à la détection. Elle est invisible, en somme, parce qu’il n’y a pas d’échange de photons : elle n’est sensible qu’à la gravitation et, peut-être, à l’interaction faible, mais pas à la force électromagnétique ou à l’interaction forte.

Comment sait-on qu’elle existe dans ce cas ?

Disons que la question est devenue cruciale dans les années 1930, lorsque l’astronome suisse Fritz Zwicky a essayé de faire le bilan énergétique de l’amas de galaxies de Coma, la « Chevelure de Bérénice », qui est composée de plus de mille galaxies à 325 millions d’années-lumière de la Terre : il s’est aperçu que l’énergie cinétique des galaxies de cet amas est de plusieurs ordres de grandeur supérieure à leur énergie potentielle. Pour les maintenir ensemble, il faudrait au moins cent fois plus de masse que la masse visible. À partir de là, les astronomes se sont vite aperçus qu’il y avait de la masse manquante non seulement dans la Chevelure de Bérénice mais partout dans l’Univers. On commence à parler de matière manquante. Sauf qu’à l’époque, et jusque dans les années 1980, on pensait qu’il s’agissait de matière ordinaire.