Difference subtile entre matiere noire/sombre energie noire/sombre

Matière noire et matière sombre sont bien deux vocables différents pour désigner la même chose. "Matière sombre" est simplement la traduction littérale de l'expression anglaise dark matter alors que "matière noire" est d'origine française.

Il existerait aussi deux sortes de matière noire/sombre : la variété "baryonique", c'est-à-dire de la matière commune, celle dont nous sommes faits par exemple, mais qui échappe à la détection par le fait qu'elle n'émette pas de lumière. À la limite, on pourrait dire qu'avant l'allumage des premières étoiles, l'Univers tout entier était rempli de matière noire/sombre...

La matière noire/sombre non-baryonique, quant à elle, est faite de particules exotiques, qu'il n'a pas encore été possible d'identifier. On suppose sa présence lorsqu'on tente de mesurer la masse d'un ensemble d'astres lumineux, comme une galaxie par exemple. On peut évaluer la quantité de totale de lumière émise par la galaxie, calculer combien d'étoiles sont nécessaires pour arriver à ce total de lumière produite, et finalement se faire une idée de la masse totale de cette quantité d'étoiles, autrement dit la masse de la galaxie, car la quantité de lumière produite par une étoile dépend directement de sa masse, selon une relation bien connue en astrophysique.

Alternativement, on emploie des méthodes dynamiques : on mesure à quelle vitesse se déplacent les étoiles dans une galaxie donnée, et on calcule alors quelle est la masse minimum contenue dans cette galaxie pour empêcher les étoiles de s'échapper, compte tenu de leur vitesse.

Les deux résultats ne concordent pour ainsi dire jamais, et la masse dynamique est systématiquement plusieurs fois supérieure à la masse lumineuse (du double au décuple selon les cas). Il faut, apparemment, supposer la présence de matière n'émettant pas de lumière mais qui renferme la masse supplémentaire mise en évidence par les mesures dynamiques.

La raison pour laquelle on doit supposer qu'une partie de cette matière noire/sombre est non-baryonique est plus subtile. Juste après le Big Bang se sont formés les éléments chimiques les plus légers, c'est-à-dire l'hydrogène, l'hélium, le lithium et le béryllium - ainsi que leurs isotopes. Pour en savoir plus à ce sujet, vous pouvez chercher à vous renseigner sur la "nucléosynthèse primordiale". La quantité totale de matière disponible a dicté les proportions relatives (les pourcentages) de chaque élément. Ce n'est donc pas par hasard si globalement, l'Univers est composé de trois quarts d'hydrogène et d'un quart d'hélium, avec le lithium et le béryllium réduits à l'état de traces.

Maintenant, si l'on suppose que toute la matière noire/sombre révélée par les observations dynamiques (on parle parfois de "masse manquante") est baryonique, alors cette quantité totale de matière ne donne plus les proportions observées entre éléments légers. Il devient, en d'autres termes, impossible d'expliquer la composition chimique de l'Univers. C'est pourquoi on invoque une matière sombre non-baryonique, qui peut à la fois boucher le trou de la masse manquante et ne pas être intervenue dans la nucléosynthèse primordiale.

Le problème de l'énergie noire/sombre est à peu près semblable. Il est aussi question d'un manque à combler. On sait que la présence de matière et d'énergie à un endroit donné influence les propriétés de l'espace-temps alentours. Plus précisément, c'est la courbure, en tant que quantité géométrique, qui est influencée. Cela vaut pour l'Univers dans sa globalité : en fonction de la densité de l'Univers observable (la quantité de matière contenue dans telle unité de volume), la courbure à grande échelle prendra une valeur bien déterminée. À en croire les mesures disponibles actuellement, l'Univers observable est presque "plat", autrement dit sans courbure notable. Seulement, même le total matière lumineuse + matière noire/sombre baryonique + matière noire/sombre non-baryonique ne permet pas d'arriver à la densité requise pour "aplatir" la géométrie de l'Univers observable à grande échelle. Il n'est physiquement plus permis, à ce stade, de supposer la présence d'une variété de matière supplémentaire, mais on peut toujours le faire avec de l'énergie. C'est l'origine de l'énergie noire/sombre, de nature tout à fait inconnue. On suppose en outre que cette énergie est également responsable de l'accélération de l'expansion de l'Univers. Cette caractéristique rapproche fortement l'énergie noire/sombre de l'énergie du vide, réalité observée en laboratoire, mais les ordres de grandeurs ne concordent pas du tout. L'énergie du vide semble capable d'accélérer l'expansion cosmique, mais elle apparaît aussi comme beaucoup trop "puissante" pour donner à cette accélération la valeur qu'on lui mesure. Le désaccord s'estime, si mes souvenirs ne me trompent pas, à un facteur 10^120, autrement dit le chiffre 1 suivi de 120 zéros.

source : http://astro-forum.forumactif.com/t240-la-premiere-galaxie-sombre-decouverte#19506