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De tous les spectacles que l'humanité a vu à travers un télescope,
peu sont plus beaux qu'une galaxie en spirale.
Tourbillons majestueux d'étoiles, elles tournent en une danse majestueuse et prévisible.
Le fait que nous en voyons plusieurs milliards dans nos télescopes
nous dit qu'elles sont stables et fréquentes.
Il est peut-être étonnant qu'il soit relativement facile de comprendre les rouages de ces moulinets cosmiques.
En combinant les principes physiques mis au point par Sir Isaac Newton à la fin du 17e siècle,
avec la quantité de masse observée dans une galaxie,
les scientifiques peuvent calculer la vitesse de rotation de ces galaxies.
En utilisant ces techniques, les astronomes prédisent à quelle vitesse doivent se déplacer les étoiles à différentes distances du centre de la galaxie.
Les étoiles très près du centre se déplacent lentement.
C'est parce qu'il y a très peu de masse entre elles et le centre de la galaxie pour les attirer.
Les étoiles un peu plus loin se déplacent plus rapidement,
parce qu'elles sont tirées par toutes les étoiles entre elles et le centre.
Quand on s'éloigne vraiment beaucoup, on s'attend à ce que les étoiles se déplacent à nouveau lentement.
Leur grande distance réduit la gravité à une attraction légère,
alors elles se déplacent tranquillement sur leurs orbites.
Sachant cela, les scientifiques ont observé les galaxies et mesuré à quelle vitesse les étoiles se déplaçaient.
À leur grande surprise, ils ont constaté que tandis que les étoiles plus près du centre de la galaxie se comportaient comme prévu,
celles plus loin se déplaçaient bien trop vite.
Cette observation a été dévastatrice pour les théories traditionnelles de la gravité et du mouvement.
Si les étoiles se déplaçaient aussi vite que leurs mesures le suggéraient,
les galaxies auraient dû se déchirer d'elles-mêmes.
C'était une crise et astronomes et physiciens se sont efforcés de trouver une erreur dans leurs calculs.
La théorie de la gravité de Newton était-elle fausse ?
Sa théorie du mouvement était-elle fausse ?
Ou était-il possible que les astronomes aient mesuré incorrectement la masse de la galaxie ?
Toutes les options furent étudiées, et toutes furent exclues. Sauf une.
Aujourd'hui, les scientifiques croient que la réponse se trouve dans un genre jusqu'alors inconnu de matière, appelée matière noire.
Cette matière noire peut être envisagée comme un nuage qui entoure la plupart des galaxies.
Cette matière est très inhabituelle. Elle est affectée par la gravité,
mais elle est invisible à la lumière visible et à toutes les autres formes de rayonnement électromagnétique.
Le nom « matière noire », prend sa source dans cette forme d'incapacité de la matière à émettre ou absorber la lumière.
La matière noire s'ajoute à la gravité de la galaxie
et explique la vitesse orbitale d'étoiles loin du centre galactique.
La matière noire n'a pas encore été directement observée,
mais les scientifiques croient qu'elle est susceptible d'être réelle,
surtout parce que les autres options ont été écartées.
Avec des douzaines de méthodes, les astronomes et les physiciens continuent de chercher des preuves directes
qui prouveraient que l'hypothèse de la matière noire est vraie.
Cette question est une des sujets de recherche de physique les plus importantes du 21e siècle.