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Neil deGrasse Tyson explique pourquoi la matière noire est importante (et est un peu notre frénémie)

2021

Ce qui suit est un extrait de Astrophysics for People in a Hurry de Neil deGrasse Tyson

La matière noire est notre frénémie. Nous n'avons aucune idée de ce que c'est. C'est un peu agaçant. Mais nous en avons désespérément besoin dans nos calculs pour parvenir à une description précise de l'univers. Les scientifiques sont généralement mal à l'aise chaque fois que nous devons baser nos calculs sur des concepts que nous ne comprenons pas, mais nous le ferons s'il le faut. Et la matière noire n'est pas notre premier rodéo. Au dix-neuvième siècle, par exemple, des scientifiques ont mesuré la production d'énergie de notre Soleil et ont montré ses effets sur nos saisons et notre climat, bien avant que quiconque sache que la fusion thermonucléaire est responsable de cette énergie. À l'époque, les meilleures idées incluaient la suggestion rétrospectivement risible que le Soleil fût un morceau de charbon en feu. Également au XIXe siècle, nous avons observé les étoiles, obtenu leur spectre et les avons classées bien avant l’introduction de la physique quantique au XXe siècle, ce qui nous permet de comprendre comment et pourquoi ces spectres ont cette apparence.

Des sceptiques implacables pourraient comparer la matière noire d’aujourd’hui à l’hypothétique «éther», maintenant disparu, proposé au XIXe siècle comme un médium transparent et sans poids qui pénètre dans le vide spatial par lequel la lumière se déplace. Jusqu'à ce qu'une expérience célèbre à Cleveland datant de 1887 montre le contraire, réalisée par Albert Michelson et Edward Morley à la Case Western Reserve University, les scientifiques ont affirmé que l'éther devait exister, même si rien ne prouvait cette hypothèse. En tant qu'onde, on pensait que la lumière avait besoin d'un milieu pour propager son énergie, tout comme le son nécessite de l'air ou une autre substance pour transmettre ses ondes. Mais la lumière s'avère être assez heureuse, voyageant dans le vide de l'espace, dépourvue de tout support pour la porter. Contrairement aux ondes sonores, qui consistent en des vibrations de l'air, les ondes lumineuses se sont révélées être des paquets d'énergie auto-propagées ne nécessitant aucune assistance.

Norton et compagnie

L'ignorance de la matière noire diffère fondamentalement de l'ignorance de l'éther. L'éther était un espace réservé à notre compréhension incomplète, alors que l'existence de matière noire ne découle pas d'une simple présomption, mais des effets observés de sa gravité sur la matière visible. Nous n'inventons pas la matière noire dans un espace restreint; au lieu de cela, nous déduisons son existence de faits d'observation. La matière noire est aussi réelle que les nombreuses exoplanètes découvertes en orbite autour d’étoiles autres que le Soleil, découvertes uniquement par leur influence gravitationnelle sur leurs étoiles hôtes et non par la mesure directe de leur lumière.

Le pire qui puisse arriver est de découvrir que la matière noire ne consiste pas en une matière, mais en quelque chose d'autre. Pourrions-nous voir les effets des forces d'une autre dimension? Sentons-nous la gravité ordinaire de la matière ordinaire traverser la membrane d'un univers fantôme adjacent au nôtre? Si tel est le cas, il pourrait s'agir d'un assortiment infini d'univers comprenant le multivers. Cela semble exotique et incroyable. Mais est-il plus fou que les premières suggestions que la Terre tourne autour du Soleil? Que le soleil est l'une des cent milliards d'étoiles de la voie lactée? Ou que la Voie Lactée n'est qu'une des cent milliards de galaxies de l'univers?

Même si l’un quelconque de ces récits fantasmatiques s’avérait véridique, rien ne changerait l’invocation réussie de la gravité de la matière noire dans les équations que nous utilisons pour comprendre la formation et l’évolution de l’univers.

D'autres sceptiques implacables pourraient déclarer que visiter, c'est croire qu'une approche de la vie qui fonctionne bien pour de nombreux projets, y compris la construction mécanique, la pêche et peut-être les rencontres amoureuses. C'est aussi bon, apparemment, pour les résidents du Missouri. Mais cela ne fait pas une bonne science. La science ne consiste pas seulement à voir, mais à mesurer, de préférence avec quelque chose qui n’est pas vos propres yeux, qui sont inextricablement liés au bagage de votre cerveau. Ce bagage est le plus souvent une sacoche d'idées préconçues, de notions post-conçues et de partialité absolue.

Extrait de l' astrophysique pour les personnes pressées par Neil deGrasse Tyson. Copyright © 2017 par Neil deGrasse Tyson. Avec la permission de l'éditeur, WW Norton & Company, Inc. Tous droits réservés.

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