La sonde d’anisotropie micro-ondes Wilkinson (WMAP) de la NASA a marqué un tournant décisif dans la cosmologie. En cartographiant le fond diffus cosmologique, il a mesuré l'âge de l'univers, déterminé la courbure de l'espace et révélé que les atomes ordinaires ne représentent que 4,6 % du cosmos.
En revanche, le reste de l’univers est loin d’être vide. La matière noire représente 23,3 % tandis que l’énergie noire occupe les 72,1 % restants (NASA). Ensemble, ces composants représentent 95,4 % de l'univers, ce qui montre pourquoi l'énergie noire reste l'un des plus grands mystères de la physique moderne.
Bien que WMAP ait été lancé en 2001, la piste de l’énergie noire est apparue deux ans plus tôt. En 1998, le télescope spatial Hubble a observé trois supernovae de type Ia lointaines, dont la plus éloignée a explosé il y a 7,7 milliards d'années, soit à plus de la moitié du Big Bang (site Hubble). Ces observations ont montré que l’expansion de l’univers s’accélère, contrairement à la décélération attendue de la gravité.
Les scientifiques attribuent cette accélération à l’énergie noire, une force dont la nature reste inconnue. Il doit imprégner les vastes étendues de l’espace pour contrecarrer l’attraction de la gravité.
Bien que son identité exacte ne soit pas claire, plusieurs théories dominantes existent. L’un d’entre eux postule que l’énergie noire est une propriété de l’espace lui-même, conformément à la constante cosmologique d’Einstein. Cette constante, souvent appelée énergie du vide, resterait inchangée à mesure que l'univers s'étendrait, fournissant une poussée constante contre la gravité.
Une autre hypothèse – la quintessence – suggère que l’énergie noire est un champ dynamique, un fluide à masse gravitationnelle négative (NASA). Certains modèles explorent également les distributions non uniformes de l'énergie noire ou les modifications de notre théorie actuelle de la gravité.
Contrairement à l’énergie noire, la matière noire est relativement mieux comprise. Bien qu’elle n’émet ni ne reflète la lumière, son influence gravitationnelle peut être cartographiée grâce à une lentille gravitationnelle, où la masse courbe la lumière provenant de galaxies lointaines. Ces observations excluent la matière ordinaire comme coupable.
Les candidats potentiels incluent les trous noirs supermassifs, les objets halo compacts massifs (MACHO) tels que les naines brunes et les particules massives à faible interaction (WIMP), qui représenteraient une forme primordiale de matière laissée par le Big Bang.
Les recherches en cours visent à identifier la véritable nature de la matière noire et de l'énergie noire, qui, ensemble, dominent la dynamique de notre univers.