Pendant des décennies, les astronomes ont cru que la matière noire et l'énergie noire constituaient la majeure partie de l'univers. Cependant, une nouvelle étude suggère qu'elles pourraient bien ne pas exister. Ce que nous percevons comme matière noire et énergie noire pourrait simplement être l'effet des forces naturelles de l'univers qui s'affaiblissent lentement avec le vieillissement.
Dirigée par Rajendra Gupta, professeur adjoint au Département de physique de l'Université d'Ottawa, l'étude affirme que si les forces fondamentales de la nature (comme la gravité) changent lentement au fil du temps et dans l'espace, elles peuvent expliquer les phénomènes étranges que nous observons, comme la façon dont les galaxies évoluent et tournent et comment l'univers s'étend.
L'étude, intitulée « Test de la cosmologie CCC+TL avec les courbes de rotation des galaxies », est publiée dans la revue Galaxies.
Remettre en question les concepts établis
« En réalité, les forces de l'univers s'affaiblissent en moyenne à mesure qu'il s'étend », explique le professeur Gupta. « Cet affaiblissement laisse penser qu'une force mystérieuse accélère l'expansion de l'univers (appelée énergie noire ). Cependant, à l'échelle des galaxies et des amas de galaxies, la variation de ces forces dans leur espace gravitationnel crée une gravité supplémentaire (attribuable à la matière noire). Mais ces phénomènes pourraient n'être que des illusions, issues de l'évolution des constantes définissant l'intensité de ces forces. »
Il ajoute : « Il y a deux phénomènes très différents qui doivent être expliqués par la matière noire et l'énergie noire : le premier se situe à l'échelle cosmologique, c'est-à-dire à une échelle supérieure à 600 millions d'années-lumière en supposant que l'univers est homogène et identique dans toutes les directions. Le second se situe à l'échelle astrophysique, c'est-à-dire qu'à une échelle plus petite, l'univers est très grumeleux et dépend de la direction. Dans le modèle standard, les deux scénarios nécessitent des équations différentes pour expliquer les observations utilisant la matière noire et l'énergie noire. Le nôtre est le seul à les expliquer avec la même équation, et sans avoir besoin de matière noire ou d'énergie noire. »
Ce qui est vraiment passionnant, c'est que cette nouvelle approche nous permet d'expliquer ce que nous voyons dans le ciel : la rotation des galaxies, leur amas et même la façon dont la lumière se courbe autour des objets massifs, sans avoir à imaginer qu'il y a quelque chose de caché là-bas. Tout cela résulte simplement de la variation des constantes naturelles à mesure que l'univers vieillit et devient grumeleux.
Nouveau modèle appliqué à l'échelle astrophysique
L'année dernière, le professeur Gupta a remis en question l'existence de matière noire dans l'univers dans son étude à l'échelle cosmologique. Dans ce travail d'envergure astrophysique, il a remis en question les modèles théoriques actuels des courbes de rotation des galaxies.
Dans le nouveau modèle, le paramètre souvent noté α émerge de l'évolution des constantes de couplage. En effet, α se comporte comme une « composante » supplémentaire dans les équations gravitationnelles, produisant des effets similaires à ceux que les astronomes attribuent à la matière noire et à l'énergie noire.
À l'échelle cosmologique, α est considéré comme une constante (par exemple, déterminé par l'ajustement des données de supernovae). Mais localement (à l'échelle astrophysique), dans une galaxie, la distribution de la matière standard (trous noirs, étoiles, planètes, gaz, etc.) variant considérablement, α varie, ce qui fait que l'effet gravitationnel supplémentaire dépend de la localisation de cette matière. La nouvelle théorie prédit donc que dans les régions où la matière standard est abondante, l'effet gravitationnel supplémentaire est moindre, et plus important là où la densité de matière détectable est faible.
En effet, au lieu d'ajouter des halos de matière noire autour des galaxies, l'attraction gravitationnelle supplémentaire provient de α dans le nouveau modèle. Il reproduit les « courbes de rotation plates » observées (étoiles se déplaçant plus vite que prévu dans les parties externes des galaxies).
Implications pour l'astronomie
Le professeur Gupta pense que cette idée pourrait résoudre certaines des plus grandes énigmes de l'astronomie. « Pendant des années, nous avons cherché à expliquer comment les galaxies de l'univers primordial se sont formées si rapidement et sont devenues si massives », explique-t-il. « Avec notre modèle, nul besoin de supposer l'existence de particules exotiques ni d'enfreindre les règles de la physique. La chronologie de l'univers s'allonge, doublant presque son âge et laissant place à tout ce que nous observons. »
En effet, la chronologie étirée de la formation des étoiles et des galaxies permet d’expliquer beaucoup plus facilement comment des structures aussi grandes et complexes que les galaxies et les trous noirs ont pu apparaître si tôt dans l’univers.
Cette théorie pourrait bouleverser notre perception de l'univers. Elle suggère même que la recherche de particules de matière noire , un projet pour lequel les scientifiques ont investi des années et des milliards de dollars, pourrait finalement s'avérer inutile. Même si ces particules exotiques étaient découvertes expérimentalement, elles devraient représenter environ six fois la masse de la matière standard.
« Parfois, l'explication la plus simple est la meilleure. Peut-être que les plus grands secrets de l'univers ne sont que les tours joués par les constantes évolutives de la nature », conclut le professeur Gupta.
Plus d'informations : Rajendra P. Gupta, Testing CCC+TL Cosmology with Galaxy Rotation Curves, Galaxies (2025). DOI : 10.3390/galaxies13050108
par Bernard Rizk, Université d'Ottawa
édité par Gaby Clark , révisé par Robert Egan
Fourni par l'Université d'Ottawa
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