Matière noire et neutrinos : une interaction secrète qui bouscule notre vision de l’univers ?

Une fenêtre inattendue sur les secrets du cosmos

C’est peut-être l’un des plus grands mystères de notre existence qui est en train de s’éclaircir, ou du moins, de se complexifier d’une manière fascinante. Des scientifiques, dont les travaux récents émanent de l’Université de Sheffield, pensent avoir mis le doigt sur quelque chose d’énorme. Ils ont trouvé des indices suggérant que deux des composants les moins bien compris de notre univers pourraient, contre toute attente, interagir entre eux.

Cette découverte nous offre une fenêtre assez rare, pour ne pas dire exceptionnelle, sur les recoins les plus sombres et inaccessibles du cosmos. Je parle ici de la relation entre la matière noire et les neutrinos. Pour rappel, la matière noire est cette substance mystérieuse et invisible qui constitue environ 85 % de la matière de l’univers, tandis que les neutrinos sont ces particules subatomiques fondamentales, insaisissables, que l’on parvient tout de même à observer grâce à de gigantesques détecteurs souterrains.

Jusqu’à présent, le modèle standard de la cosmologie, qu’on appelle le Lambda-CDM et qui trouve ses racines dans la théorie de la relativité générale d’Einstein, était formel : ces deux entités existent indépendamment. Elles ne sont pas censées se « parler ». Mais voilà que cette nouvelle recherche vient semer le doute.

Le modèle standard remis en cause par des données historiques

Cette étude, publiée tout récemment dans la prestigieuse revue Nature Astronomy (référencée sous le DOI 10.1038/s41550-025-02733-1 et datée de 2026), jette un pavé dans la mare. Elle détecte des signes indiquant que ces composants cosmiques insaisissables pourraient bien interagir, ce qui nous donnerait un aperçu inédit de parties de l’univers que nous ne pouvons ni voir ni détecter facilement. En combinant des données provenant de différentes époques, les scientifiques ont trouvé des preuves d’interactions qui auraient pu affecter la formation des structures cosmiques, comme les galaxies, au fil du temps.

Pour arriver à ces conclusions, les chercheurs n’ont pas chômé. Ils ont puisé dans l’histoire même de l’univers. Les données concernant l’univers primitif proviennent de deux sources principales : le très sensible télescope cosmologique d’Atacama (ACT) basé au sol, et le télescope Planck. Ce dernier, un observatoire spatial opéré par l’Agence spatiale européenne (ESA) entre 2009 et 2013, a été conçu spécifiquement pour étudier la faible lueur résiduelle du Big Bang.

Mais ce n’est pas tout. Pour avoir une vue d’ensemble, il fallait aussi regarder l’univers « tardif ». Ces données-là proviennent d’un catalogue massif d’observations astronomiques prises par la Dark Energy Camera, montée sur le télescope Victor M. Blanco au Chili, ainsi que des cartes galactiques fournies par le Sloan Digital Sky Survey. C’est un travail de compilation titanesque.

Les résultats sont d’ailleurs assez techniques. L’étude présente des distributions a posteriori du paramètre d’interaction matière noire–neutrino, noté uνDM. Sur les graphiques analysés par les chercheurs, une ligne rouge en pointillés représente les résultats obtenus avec la probabilité Planck+BAO+ACT, tandis qu’une ligne bleue pointillée montre ceux du cisaillement cosmique DES Y3. La combinaison de tout cela — Planck+BAO+ACT+DES Y3 — est présentée comme une ligne verte solide. C’est précis, c’est pointu, et ça change la donne.

Une tension cosmique enfin expliquée ?

Pourquoi tout cela est-il si important ? Le Dr Eleonora Di Valentino, co-autrice de l’étude et chercheuse principale à l’Université de Sheffield, l’explique mieux que personne. Selon elle, mieux nous comprenons la matière noire, plus nous gagnons en perspicacité sur l’évolution de l’univers et la connexion entre ses différents composants. Elle souligne que leurs résultats s’attaquent à une énigme de longue date en cosmologie.

Le problème est le suivant : les mesures de l’univers primitif prédisent que les structures cosmiques auraient dû croître plus fortement avec le temps que ce que nous observons aujourd’hui. Or, quand on regarde l’univers moderne, la matière semble légèrement moins « agglutinée » ou regroupée que prévu. Il y a donc un léger décalage, une tension, entre les mesures des temps anciens et celles des temps récents.

Le Dr Di Valentino précise : « Cette tension ne signifie pas que le modèle cosmologique standard est faux, mais elle peut suggérer qu’il est incomplet. Notre étude montre que les interactions entre la matière noire et les neutrinos pourraient aider à expliquer cette différence, offrant un nouvel aperçu de la formation des structures dans l’univers. » C’est un peu comme si nous avions manqué une pièce du puzzle jusqu’à maintenant.

Conclusion : Vers une nouvelle physique

Ces découvertes ouvrent une voie royale pour des tests plus poussés. Les scientifiques comptent bien utiliser des données encore plus précises provenant des futurs télescopes, des expériences sur le fond diffus cosmologique (CMB) et des relevés de lentilles gravitationnelles faibles — ces techniques qui utilisent les subtiles distorsions de la lumière des galaxies lointaines pour cartographier la distribution de la masse.

Le Dr William Giarè, co-auteur de l’étude et ancien chercheur postdoctoral à Sheffield, désormais basé à l’Université d’Hawaï, ne cache pas son enthousiasme. Pour lui, si cette interaction entre matière noire et neutrinos est confirmée, ce serait une percée fondamentale. « Cela ne ferait pas seulement la lumière sur un décalage persistant entre différentes sondes cosmologiques », dit-il, « mais fournirait également aux physiciens des particules une direction concrète, indiquant quelles propriétés rechercher dans les expériences en laboratoire pour aider à démasquer enfin la vraie nature de la matière noire. » On est peut-être à l’aube d’une petite révolution scientifique.

Selon la source : phys.org

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