Il est juste de dire que la radioastronomie a véritablement révélé un Univers invisible, puis a fourni de manière frustrante des preuves d’un Univers encore plus caché que même eux ne peuvent pas voir.
Dans les années 1930, un astronome suisse nommé Fritz Zwicky est arrivé à une conclusion étonnante : les galaxies qui zooment les unes autour des autres dans les amas ne devraient pas tenir ensemble à ces vitesses incroyables. En d’autres termes, leur vitesse d’essaimage devrait déchirer les galaxies, mais ce n’est pas le cas. Il a suggéré que les galaxies doivent être plus musclées que ce que nous pouvons détecter, et il a surnommé cette colle lourde invisible « matière noire ».
Pendant des décennies, la « matière noire » était une note de bas de page, et peu de gens ont poursuivi la voie de Zwicky jusqu’à ce qu’une découverte remarquable dans les années 1950 lui donne raison. Les astronomes Vera Rubin et Ken Ford ont utilisé un spectromètre sophistiqué pour mesurer les variations subtiles du spectre des étoiles dans les galaxies spirales proches et lointaines. Ils ont mesuré les étoiles vers l’extérieur à partir des noyaux de ces galaxies, afin d’avoir une idée de la vitesse à laquelle les galaxies comme notre Voie lactée doivent tourner et de la façon dont cette rotation diminue à mesure qu’elles s’éloignent du noyau qu’elles chronomètrent.
Contrairement à la physique vieille de plusieurs siècles, les étoiles extérieures n’orbitaient pas plus lentement que les étoiles intérieures. Rubin s’est tourné vers la théorie de la matière noire de Zwicky et a trouvé une solution : pour équilibrer leurs vitesses à ces distances de leurs noyaux centraux massifs, les galaxies doivent être composées de plus de choses que ce que nous pouvons détecter.
Utilisant le radiotélescope de 300 pieds de Green Bank, Mort Roberts a découvert d’énormes halos d’hydrogène gazeux invisible s’étendant bien au-delà des disques visibles de ces galaxies. En chronométrant ce gaz, lui et d’autres ont prolongé la courbe de rotation plate de plusieurs fois le diamètre de la galaxie visible. Il est clair, a-t-il prouvé, que les galaxies sont faites de beaucoup plus de matière que ce qui peut être détecté par les radiotélescopes, même les plus grands.
Les radiotélescopes à grande antenne, comme notre GBT, continuent de nous aider à déduire où se trouve la matière noire en se basant sur la façon dont elle affecte la matière visible qui l’entoure. Et la vision radio détaillée du VLA a capturé les effets de lentille causés par des concentrations de matière déformant le passage de la lumière provenant de leur arrière.
Des décennies plus tard, et les physiciens s’accordent à dire que 25% de l’Univers est constitué de matière noire. Moins de 5% est de la matière visible, détectable comme les étoiles, les planètes, vous. La majeure partie de l’Univers est de l’énergie sombre.