Sa nature:
Recherche du côté de la matière baryonique:
Plusieurs objets célestes (donc baryoniques) auraient pu endosser le rôle de la matière noire:
Nuages de gaz de la nébuleuse M16 de l'Aigle
Les nuages de gaz d'hydrogène (photo à gauche) étaient les premiers suspects crédibles: en effet, la matière noire est présente dans tout l'espace et en abondance, or, l'hydrogène est l'élément le plus commun dans l'univers. On sait aussi que la matière noire est indétecable, or l'hydrogène peut lui aussi l'être, puisque son état physique lui permet de ne pas émettre de lumière et de ne pas en renvoyer, ce qui le rend potentiellement indétectble.
Cependant, un détail subsiste: l'hydrogène émet des ondes radios bien particulières. Les chercheurs ont donc décidé d'enregistrer les émissions des atomes d'hydrogène et d'en déduire leur nombre. Verdict? Leur masse est très importante, mais on est encore loin du compte: il en faudrait dix fois plus pour expliquer toute la masse manquante de l'univers.
Les nuages d'hydrogène ne sont donc qu'un petit maillon dans une immense chaine.
Les naines brunes (photo ci-contre), sont des sortes "d'étoiles ratées". En effet, elles restent un grand mystère pour les astonomes qui n'arrivent à les classer dans une catégorie de leur bestiaire.
On est ensuite allé rechercher du côté des naines brunes. Presque invisibles, elles pèsent pourtant jusqu'à 10% de la masse du Soleil, ce qui en fait un candidat intéressant pour le rôle de la matière noire.
Malheureusement, c'est leur nombre qui posa problème cette fois-ci: dans les années 1990, les astrophysiciens ont pu les compter grâce au principe de la lentille gravitationelle expliqué précédemment. Ils en ont déduit la masse totale des naines brunes dans la Voie Lactée, et les résultats n'étaient à nouveau pas satisfaisants (même pas 10% de la totalité de la masse manquante de la Galaxie).
Un trou noir: concentration de masse-énergie si compacte que même les photons ne peuvent se soustraire à sa force gravitationnelle (il absorbe même la lumière)
La recherche sur les naines brunes étant un coup d'épée dans l'eau, on est ensuite parti rechercher du côté des trous noirs: des astres ultracompacts et souvent très massifs. Le candidat était d'autant plus probable qu'en 1999, on a découvert, tapi dans notre galaxie, un trou noir d'au moins 4 millions de fois la masse du Soleil. Problème : lui tout seul ne suffisait pas pour faire le compte, or, il est le plus grand de la Galaxie (s'il y en avait eu d'autres, ils auraient sûrement déja été repérés). Donc, les trous noirs étaient aussi une fausse piste...
Recherche du côté de la matière non-baryonique:
A nouveau, deux hypothèses s'affrontent: celle de la matière noire chaude et celle de la matière noire froide. La matière noire chaude serait composée de particules légères et rapides alors que la matière noire dite froide serait composée de particules lourdes et lentes.
Les neutrinos sont les particules qui paraissaient les plus évidentes pour illustrer l'hypothèse de matière noire chaude: ils sont rapides (on sait que leur vitesse est à peu près égale à celle de la lumière), légers, et ils n'émettent pas de rayonnement électromagnétique et sont donc difficilement indétectables.
Les WIMPs (Particules Massives Faiblement Intéractives) sont une sorte de "portrait robot" de ce que pourrait être une particule de matière noire froide. Les astrophysiciens ont déterminé que les WIMPs sont sans doute des particules lourdes, qu'elles interagissent faiblement avec la matière baryonique et la traversent sans encombre (on observerait sinon des collisions), qu'elles n'émettent et ne réfléchissent pas la lumière (si c'était le cas, elles seraient visibles), et enfin, qu'elles sont dépourvues de charge électrique.
Des recherches de ce genre de particules ont donc été mises en place et après plusieurs échecs, les chercheurs croient avoir observé, en 2010, ce qui pourrait être une collision de WIMPs.
Actuellement, c'est l'hypothèse de la matière noire froide qui est privilégiée car la matière sombre chaude ne peut pas expliquer la structure observée de l'univers aux plus petites échelles.