Les astrophysiciens sont persuadés que la plupart des objets cosmiques – essentiellement les galaxies –, et l'Univers entier, sont emplis de grandes quantités d'une substance dont ils ne connaissent ni la nature ni la distribution, mais qui gouverne pourtant leur dynamique, et même celle du cosmos. La présence de cette matière inconnue, qui reste invisible car elle n'émet ni n'absorbe aucun rayonnement, pose une énigme qui reste sans solution depuis les années 1930.
Cette idée s'est imposée à la suite de l'observation de divers objets astronomiques dont l'évolution et la dynamique sont gouvernées par les lois de la gravitation : des groupes d'étoiles, des galaxies, des amas de galaxies, et l'Univers lui-même. Que se passe-t-il, par exemple, dans le système solaire ? Sa masse est dominée par celle du Soleil, dont l'attraction détermine les orbites des planètes. Si le Soleil n'était pas là, rien ne retiendrait celles-ci sur leurs orbites et elles s'échapperaient tout droit dans le cosmos. De ce fait, les caractéristiques de ces orbites manifestent la présence du Soleil et permettent d'estimer sa masse. Cette masse, bien entendu, n'est pas invisible mais, si le Soleil était sombre, seule l'analyse des orbites planétaires nous révélerait sa présence au centre du système. Très exactement, l'application des lois de Newton nous permettrait d'évaluer sa masse à partir des distances des planètes et de leurs vitesses sur leurs orbites. C'est à une situation similaire que sont confrontés les astronomes à propos des galaxies ou des amas de galaxies.
1. Les galaxies spirales
L'argument le plus convaincant en faveur de l'existence d'une masse cachée provient de l'analyse dynamique des galaxies spirales. Celles-ci apparaissent sous forme de disques lumineux réunissant des dizaines de milliards d'étoiles qui y dessinent des bras spiraux (qui donnent leurs noms à ces systèmes). Elles sont également remplies de gaz, principalement de l'hydrogène, que l'on observe par son émission radio à l […]
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