Depuis la formulation de la théorie de la relativité générale par Einstein, il est admis que la gravité, la plus faible des 4 forces régissant l’Univers (les autres étant la force forte, la force faible, la force électromagnétique) nécessitait une masse substantielle. Or la masse des galaxies visibles n’était pas jugée suffisante pour permettre à la gravité de s’y exercer.
Autrement dit, ces galaxies n’étaient pas assez lourdes pour attirer vers leur centre les différents astres les composant. D’où la persistance de formes, aussi diverses que gracieuses. Avec une masse suffisantes, les astres composant une galaxie seraient tombées vers leur centre en formant autant de boules compactes. Il serait même possible d’imaginer qu’avec le temps , toutes les galaxies tomberaient les unes sur les autres en formant une sphère gigantesque.
Comme ce n’est pas le cas, la plupart des physiciens ont supposé l’existence d’une matière invisible pour nos instruments, dite matière noire, qui constituerait environ 24% de la masse de l’Univers. Ce serait elle qui donnerait sa cohésion à l’univers. Mais si cette approche a longtemps dominé la pensée cosmologique, elle pourrait être remise en cause.
Aujourd’hui, Richard Lieu, professeur de physique et d’astronomie à l’Université de l’Alabama à Huntsville propose une théorie qui retient l’ attention https://www.uah.edu/science/departments/physics/faculty-staff/dr-richard-lieu
Selon lui, certaines galaxies pourraient être maintenues cohérentes non pas par de la matière noire, mais par des défauts topologiques formés lors de transitions de phase dans l’univers primitif. Ces structures denses et compactes pourraient exercer une attraction gravitationnelle sans nécessiter de masse.
NB On nomme défaut topologique une configuration souvent stable de matière que certaines théories prédisent avoir été formée lors des transitions de phase de l’univers primitif.
Lorsque l’Univers refroidit, survient une transition de phase du premier état à l’autre de plus basse énergie. Sa valeur est telle que c’est son énergie qui domine l’expansion de l’Univers,
Ces défauts topologiques se présenteraient sous diverses formes, notamment des cordes cosmiques Les cordes cosmiques sont des défauts topologiques qui se seraient formés dans l’Univers primordial. Ces cordes interagissent entre elles et forment des boucles. Ces boucles oscillent et perdent de l’énergie en émettant des ondes gravitationnelles.
Une autre forme serait celle de coquilles sphériques. Pour Richard Lieu ces coquilles pourraient être constituées d’une couche intérieure de masse positive et d’une couche extérieure de masse négative, avec une masse totale nulle. Cette configuration engendrerait une force gravitationnelle significative, remettant en question la nécessité de la matière noire.
Le phénomène de courbure gravitationnelle de la lumière, généralement attribué à la présence de masse selon la relativité générale, serait en réalité influencé par ces défauts topologiques. Richard Lieu explique que la lumière traversant ces coquilles subirait une légère déviation vers leur centre, un effet cumulatif simulant la présence de matière noire. Ainsi la matière noire n’existerait pas en tant que telle
Malgré son impact potentiellement révolutionnaire sur le monde de la physique, cette théorie est loin de clore le débat sur la matière noire. Richard Lieu lui-même admet que de plus amples recherches sont nécessaires pour comprendre les mécanismes précis de ces défauts topologiques et leur capacité à influencer la gravité à grande échelle. C’est donc pour le moment une hypothèse mais qui demande encore à être validée.
Référence
UAH researcher shows, for the first time, gravity can exist without mass, mitigating the need for hypothetical dark matter
Europe Solidaire 