apparus peu après le Big Bang, un autre candidat pour la matière noire. Cet échec à révéler des traces directes de la matière noire est « étrange », commente Martin Kunz. C’est pourquoi certains scientifiques adoptent désormais une approche différente et encore peu populaire : au lieu d’ajouter davantage de masse noire invisible comme leurs collègues, ils modifient la théorie de la gravitation pour l’adapter aux données mesurées par les télescopes. La théorie de la dynamique newtonienne modifiée a été proposée en 1983 et fait depuis l’objet d’âpres discussions. Selon elle, la gravitation standard reste pertinente pour les accélérations élevées qui se rencontrent dans les régions centrales des galaxies et où la vitesse de rotation dépend toujours du carré de la distance. Mais aux faibles accélérations trouvées sur les bords des galaxies, cette vitesse resterait constante et ne dépendrait donc plus de la distance. La gravitation s’éloignerait ici des lois de Newton. Le mystère des galaxies naines « C’est ce qu’on observe effectivement dans toutes les galaxies où l’on a effectué des mesures, explique Oliver Müller, aujourd’hui à Strasbourg après une thèse réalisée à l’Université de Bâle. On voit quelque chose de similaire avec la mécanique classique : elle n’est plus pertinente en deçà d’une certaine échelle et doit être remplacée par la mécanique quantique. » Matière noire ou gravitation modifiée ? La question reste ouverte. En 2017, Oliver Müller évaluait comme doctorant des données recueillies par télescope lorsqu’il est tombé – comme Fritz Zwicky 80 ans auparavant – sur un phénomène étrange : les galaxies naines de la constellation du Centaure se déplaçaient autour de la galaxie centrale Centaurus A toutes sur un même plan et dans la même direction – elles n’étaient donc pas distribuées au hasard comme le prévoyaient de grandes simulations cosmologiques basées sur le modèle standard. Publiée l’an dernier dans le journal Science, la découverte d’Oliver Müller a fait beaucoup de bruit. Le modèle Lambda permet certes une telle répartition, mais elle ne devrait se présenter que dans une galaxie sur mille. Or, le phénomène se reproduit dans notre groupe local de galaxies, aussi bien dans la Voie lactée que dans Andromède. « Il s’agit des trois galaxies les plus proches de nous, souligne Oliver Müller. S’il fallait les considérer comme des exceptions, cela pourrait aller contre l’hypothèse de base, autrement dit le modèle standard. » De l’avis de l’astrophysicien, ce modèle ne peut être totalement faux puisqu’il rend compte de nombreuses observations effectuées dans l’Univers. Mais il attire l’attention sur les divergences entre les observations concrètes et les simulations basées sur la matière noire : « Peut-être qu’il leur manque simplement encore un élément. Ou que notre voisinage galactique s’avère très particulier. » La Voie lactée, Andromède et Centaurus A se trouvent en effet à proximité à la fois d’un immense vide et de l’amas de la Vierge. Cette répartition des masses pourrait entraîner des phénomènes inhabituels. Matière noire ou gravitation modifiée, la question reste ouverte. Des mesures supplémentaires seront nécessaires pour trancher. L’observation de galaxies qui se sont formées très tôt pourrait apporter des réponses, car les deux approches débouchent dans ce cas sur des scénarios différents. La théorie de la dynamique newtonienne modifiée prédit que les amas de galaxies se sont constitués plus vite en raison de la force d’attraction supplémentaire, un processus qui durerait plus longtemps dans le modèle Lambda. Des projets de grande ampleur sont en préparation et pourraient faire la différence : le télescope spatial James-Webb qui doit succéder à Hubble en 2021, le satellite Euclid de l’ESA ou encore le réseau international de radiotélescopes Square Kilometer Array. Ces installations devraient permettre aux scientifiques de découvrir davantage de détails sur la formation précise des structures du cosmos et de répondre à la question : l’Univers a-t-il besoin de matière sombre ? Basé à Munich, le journaliste scientifique Hubert Filser travaille régulièrement pour l'émission Quarks & Co. Horizons n o 123, décembre 2019 41