Hubert Reeves

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La masse sombre

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La masse sombre existe-t-elle ?

Émission du 7 mai 2005

À partir d'un certain nombre d'observations, nous avons conclu à l'existence, dans tout l'univers, d'une substance mystérieuse que nous avons appelé la « masse sombre » (ou la « matière sombre »). Elle serait dix fois plus massive que les étoiles et les galaxies, et serait responsable de la très grande vitesse des étoiles dans leur mouvement de rotation autour du centre de leurs galaxies respectives. Nous ne savons rien de la nature de cette masse, sinon qu'elle exerce sur son entourage une attraction par laquelle elle se manifeste indirectement à nous.

Des études à l'échelle cosmologique montrent qu'elle constitue environ le quart de la densité totale de l'univers.

Ici, il importe de jeter un regard critique sur cette information, et de tenter d'en estimer la validité.

Elle repose d'abord sur l'hypothèse que, pour rendre compte de la vitesse des galaxies, il faille supposer l'existence d'une composante nouvelle. Or, cette supposition préalable naît de l'idée que la théorie de la gravité s'applique aussi bien à l'échelle de la galaxie (milliers d'années-lumière) qu'à l'échelle du système solaire (bien moins d'une année-lumière). En science, les extrapolations sont toujours dangereuses, et demandent à être confirmées.

Cette question a été explorée en grands détails par les physiciens. Bien que les résultats ne soient pas complètement définitifs (rien n'est jamais complètement définitif en science), on a d'excellentes raisons de faire confiance à la théorie de la gravité à cette échelle. On peut, avec un haut degré de crédibilité, accepter l'idée qu'il faut plus de matière que ce que nous voyons.

Ajoutons que nous pouvons estimer la densité de la matière sombre de plusieurs manières, établies à partir d'observations différentes, et que le résultat est toujours sensiblement le même : environ 25 % (le quart) de la densité totale de l'univers. Une telle concordance de résultats nous amène à prendre au sérieux l'existence d'une telle substance. En science, la démarche qui consiste à inventer une nouvelle entité à partir d'une seule mesure laisse toujours insatisfait. On évoque la période égyptienne où, pour rendre compte du mouvement des planètes, on palliait à chaque difficulté observationnelle en inventant un nouvel élément d'orbite appelé « épicycle ». La panoplie des épicycles a disparu quand Kepler a montré que les orbites planétaires ne sont pas circulaires, mais elliptiques. L'introduction dans le domaine de la connaissance de nouveaux éléments doit d'abord être regardé comme provisoire, et demande à être pleinement critiqué et justifié. La masse sombre semble bien passer ces tests. Régulièrement, de nouvelles observations réalisées avec des techniques différentes viennent confirmer sa réalité et montrer qu'il ne s'agit pas que « d'un épicycle de plus » … Mais de quoi est-elle constituée ? Nous reprendrons cette question dans les prochaines causeries.