C’est l’un des plus grands paradoxes de la cosmologie moderne : l’élément le plus fondamental de notre Univers est aussi celui que nous ne pouvons pas voir. La matière noire, cette substance hypothétique qui constitue l’échafaudage du cosmos, vient d’être cartographiée avec une précision inédite. Grâce à la puissance du télescope spatial James Webb (JWST), des chercheurs ont réussi à visualiser l’invisible, confirmant le rôle de « bâtisseur » de cette matière fantôme.

Traquer l’invisible par la gravité

Comment dessiner la carte d’une substance qui n’interagit pas avec la lumière ? La réponse réside dans la gravité. Si la matière noire ne brille pas, elle possède une masse, et cette masse interagit avec la gravité. Son attraction est telle qu’elle est capable de déformer le tissu même de l’espace-temps.

C’est en observant ces déformations que les chercheurs ont pu la débusquer. En analysant la légère distorsion de la lumière provenant de galaxies lointaines, l’équipe a pu déduire la présence et la quantité de matière noire située entre ces galaxies et nous.

Le télescope spatial James Webb a joué un rôle crucial dans cette percée, permettant d’approfondir considérablement les travaux précédents. Les astronomes ont braqué cet œil ultra-sensible sur une portion du ciel située dans la constellation du Sextant, couvrant une surface équivalente à 2,5 fois la pleine lune.

La moisson de données est spectaculaire : cette zone a révélé environ 800 000 galaxies, dont un grand nombre était jusqu’alors invisible. C’est dix fois plus que ce que permettent les observatoires terrestres pour la même zone, et deux fois plus que les relevés du télescope Hubble.

L’architecte de la vie

En analysant la forme de 250 000 de ces galaxies, l’équipe a reconstitué la manière dont la matière noire a sculpté l’espace. Le résultat est une carte remarquable qui valide notre modèle actuel de l’Univers.

Cette carte raconte une histoire fascinante qui remonte aux origines. Elle suggère qu’après le Big Bang, la matière noire et la matière ordinaire étaient mélangées de manière homogène. Cependant, de légères zones de surdensité ont provoqué l’agglomération de la matière noire. Ces amas invisibles ont agi comme des aimants gravitationnels, attirant la matière ordinaire pour donner naissance aux étoiles et aux galaxies que nous voyons aujourd’hui.

Le Dr Gavin Leroy, chercheur à l’Université de Durham et co-auteur principal de l’étude publiée dans Nature Astronomy, résume l’importance de cette découverte : « En révélant la matière noire avec une précision sans précédent, notre carte montre comment une composante invisible de l’Univers a structuré la matière visible au point de permettre l’émergence des galaxies, des étoiles et, finalement, de la vie elle-même ». Il qualifie cette substance de véritable « architecte de l’univers ».

Crédit : Dr Gavin Leroy/Professeur Richard Massey/Collaboration COSMOS-Webb

La comparaison entre Hubble et JWST révèle une augmentation spectaculaire du niveau de détail.

Des fantômes qui nous traversent

Si cette carte confirme l’existence de la matière noire à grande échelle, sa nature intime reste insaisissable. Nous savons qu’elle existe car ses particules nous entourent, mais elles n’interagissent que très rarement avec la matière ordinaire. C’est ce qui explique pourquoi les détecteurs terrestres, pourtant extrêmement sensibles, n’ont encore jamais capté directement ces événements rarissimes.

Le professeur Richard Massey, de l’Université de Durham, offre une perspective vertigineuse sur cette cohabitation invisible : « Partout où l’on trouve de la matière ordinaire dans l’univers actuel, on trouve aussi de la matière noire ».

Il précise que des milliards de particules de matière noire traversent notre propre corps chaque seconde, sans nous remarquer et sans aucun danger, continuant simplement leur chemin. Pourtant, cette matière fantôme est vitale. Comme l’explique le professeur Massey, « tout ce nuage tourbillonnant de matière noire autour de la Voie lactée possède une gravité suffisante pour maintenir notre galaxie entière ensemble ». Sans cette colle invisible, la rotation de la Voie lactée la ferait simplement se désintégrer.