Écrite pour répondre à une question : Que sont la matière noire et l'énergie noire, comment les a-t-on déduites, où en sont la tension sur H0 et le signal DESI d'une énergie noire variable, et qu'impliquent-elles pour l'âge et le futur de l'Univers ?
1. Le bilan : un Univers fait à 95 % de choses qu'on ne voit pas
Dans le modèle standard ΛCDM, le contenu en masse-énergie de l'Univers se répartit en environ 5 % de matière ordinaire, 26,8 % de matière noire et 68,2 % d'énergie noire wiki-dm. Ces valeurs sont celles de Planck 2013 ; les tables finales de 2018 donnent, une fois converties en pourcentages, environ 4,9 % / 26,4 % / 68,5 %, avec ΩΛ = 0,6847 ± 0,0073 planck2018tab (voir fond-diffus-cosmologique, qui fait le calcul). Le « 27 % » de la question est donc un arrondi entre 26,4 et 26,8 %.
La matière noire représente environ 85 % de la matière : elle pèse à peu près cinq fois plus que la matière ordinaire wiki-dm. L'énergie noire n'est pas de la matière : c'est ce qui accélère l'expansion.
Trois précautions. D'abord, ces pourcentages sont d'aujourd'hui : la matière se dilue avec l'expansion, l'énergie noire non wiki-de ; il y a dix milliards d'années la matière dominait (voir frise-cosmique, époque 11). Ensuite, ils sont calculés dans ΛCDM, pas mesurés un par un planck2018tab. Enfin, « noire » veut dire invisible (sans interaction avec la lumière), pas sombre au sens d'un nuage opaque.
2. La matière noire : une masse qui manque, vue quatre fois
Les amas (1933). Zwicky applique le théorème du viriel à l'amas de Coma et trouve la trace d'une masse invisible, qu'il appelle dunkle Materie wiki-dm : les galaxies s'y agitent trop vite pour que la seule matière lumineuse les retienne.
Les courbes de rotation (années 1970). Vera Rubin et Kent Ford mesurent avec un nouveau spectrographe la vitesse des étoiles dans des galaxies spirales vues par la tranche wiki-dm. Selon les lois de Kepler, la vitesse devrait décroître loin du centre, là où il n'y a plus d'étoiles ; elle reste au contraire à peu près constante — les courbes sont « plates » wiki-dm. Sur 21 galaxies, Rubin, Ford et Thonnard ne trouvent aucune courbe descendante, la plupart montant encore au point le plus éloigné mesuré Rubin 1980. Il faut donc une masse invisible qui s'étend bien au-delà du disque visible : un halo.
Les lentilles gravitationnelles. La masse courbe la lumière des objets situés derrière ; mesurer cette déformation pèse la masse totale, visible ou non. Dans l'amas du Boulet, deux amas sont entrés en collision : le gaz chaud (l'essentiel de la matière ordinaire) a été freiné, tandis que la masse mesurée par lentille est passée au travers. Le centre de la masse totale est décalé de celui de la matière ordinaire avec une significativité de 8σ, ce qui, selon Clowe et al., « ne peut être expliqué par une modification de la loi de la gravitation » et prouve que l'essentiel de la matière du système est invisible Clowe 2006.
Le fond diffus et les structures. Les pics acoustiques du fond diffus exigent une densité de matière noire froide distincte de celle des baryons planck2018tab ; la nucléosynthèse fixe de son côté la quantité de matière ordinaire, en accord avec Planck Fields 2020 (voir nucleosynthese-primordiale). La matière manquante ne peut donc pas être faite d'atomes ordinaires cachés.
C'est l'accord de ces méthodes indépendantes, à des échelles allant de la galaxie à l'Univers entier, qui fait de la matière noire un fait établi — sa nature, elle, ne l'est pas.
3. Ce qu'elle pourrait être — et ce qu'on n'a pas trouvé
On classe la matière noire en « froide », « tiède » ou « chaude » selon la vitesse de ses particules ; les modèles récents favorisent la matière noire froide wiki-dm. Les neutrinos, seule matière noire « chaude » connue, ne pèsent presque rien : DESI borne la somme de leurs masses à moins de 0,064 eV dans ΛCDM Desi 2025.
Trois grandes familles de candidats : les WIMP (particules massives interagissant faiblement), les axions, les trous noirs primordiaux wiki-dm. Aucune n'a été détectée. L'expérience LZ, au xénon liquide, n'a trouvé « aucun signe de WIMP » en 417 jours de données (mars 2023 – avril 2025), avec des limites mondiales au-dessus de 5 GeV/c² Lz 2025. Les recherches directes accumulent ainsi des résultats nuls pour les WIMP dans les gammes de masse standard wiki-dm.
L'alternative est de modifier la gravité plutôt que d'ajouter de la matière (MOND). Elle rend bien compte des courbes de rotation, mais ces théories ne décrivent pas toutes les observations à la fois wiki-dm — l'amas du Boulet est l'objection la plus citée Clowe 2006. C'est une position minoritaire, pas une hérésie.
4. L'énergie noire : l'expansion qui accélère
Les supernovas de 1998. Les supernovas de type Ia ont une luminosité quasi standard : leur éclat apparent donne leur distance. Deux équipes les comparent à leur décalage vers le rouge. Celle de Riess trouve les supernovas lointaines « 10 à 15 % plus lointaines » qu'attendu dans un univers sans constante cosmologique Riess 1998. Celle de Perlmutter, sur 42 supernovas (z = 0,18 à 0,83), obtient Ωm ≈ 0,28 pour un univers plat et une constante cosmologique positive avec 99 % de probabilité Perlmutter 1999. L'expansion ralentit moins qu'attendu : elle accélère. Perlmutter, Schmidt et Riess reçoivent le prix Nobel 2011 wiki-de.
Les oscillations acoustiques des baryons (BAO). Les ondes sonores de l'Univers primordial (celles qui font les pics du fond diffus) ont laissé une distance privilégiée entre galaxies. En 2005, sur 46 748 galaxies du relevé SDSS, Eisenstein et al. détectent un pic de corrélation à 100 h⁻¹ Mpc, conforme à la position prédite de cette empreinte Eisenstein 2005. Cette « règle » de taille connue, mesurée à différentes époques, retrace l'histoire de l'expansion indépendamment des supernovas Eisenstein 2005. DESI en a fait la carte 3D la plus vaste jamais construite, sur 11 milliards d'années Lbl-desi 2025.
Le bouclage. Le fond diffus impose un univers plat ; la matière (ordinaire et noire) n'en fournit qu'environ 31 % ; il manque ~68 % — exactement ce que réclament les supernovas et les BAO planck2018tab. Trois méthodes différentes, un même trou.
5. Ce qu'est l'énergie noire : une constante, ou autre chose
L'hypothèse la plus simple est la constante cosmologique Λ, un terme ajouté aux équations d'Einstein, interprétable comme l'énergie du vide wiki-de. Sa densité est infime, environ 7 × 10⁻³⁰ g/cm³ wiki-de, mais elle est la même partout et ne se dilue pas avec l'expansion wiki-de : c'est pourquoi elle finit par dominer. Son équation d'état vaut w = −1, une pression négative qui accélère l'expansion wiki-de.
Le problème : la théorie quantique des champs prédit pour l'énergie du vide une valeur environ 120 ordres de grandeur trop grande wiki-de. C'est l'un des désaccords les plus massifs de la physique. L'alternative est un champ dynamique, la « quintessence », dont l'énergie pourrait varier dans le temps wiki-de — d'où l'intérêt du signal de DESI (section 7).
6. La tension sur H0 : deux vitesses d'expansion
Le fond diffus prédit, dans ΛCDM, la vitesse d'expansion actuelle : Planck + ACT + SPT donnent H0 = 67,19 ± 0,38 km/s/Mpc Camphuis 2025. L'échelle des distances locales (céphéides, supernovas) la mesure : 73,04 ± 1,04 en 2022 Riess 2022. En 2025, un rapport de consensus signé par plus de cent chercheurs (H0DN), combinant parallaxes, binaires à éclipses, masers, céphéides, géantes rouges et d'autres indicateurs, conclut à H0 = 73,50 ± 0,81, à 7,1σ de Planck + SPT + ACT et à 5,0σ de la combinaison nucléosynthèse + BAO de DESI h0dn2025. Selon ses auteurs, la valeur locale est « robustement déterminée » h0dn2025.
Le débat n'est pourtant pas clos. L'équipe de Freedman (CCHP), avec les géantes rouges mesurées par JWST, obtient 68,4 à 69,6 km/s/Mpc selon l'échantillon de supernovas utilisé, et juge que d'autres observations sont nécessaires pour élucider « la vraie nature de la tension » Hoyt 2025. La tension oppose ainsi, schématiquement, l'équipe SH0ES et le réseau H0DN d'un côté, le CCHP de l'autre, sur la présence d'erreurs systématiques dans l'échelle locale.
Si la tension est réelle, la piste la plus plausible selon Knox et Millea est d'accélérer l'expansion avant la recombinaison, ce qui réduit l'horizon sonore Knox 2020 ; énergie noire précoce, recombinaison modifiée ou masse de l'électron variable ne sont que légèrement préférées (2 à 3σ) Camphuis 2025 (voir fond-diffus-cosmologique).
7. DESI : une énergie noire qui varierait ?
Les BAO de DESI (données 2025, plus de 14 millions de galaxies et quasars) préfèrent, combinées au fond diffus, un modèle d'énergie noire variable, avec w0 > −1 et wa < 0, à 3,1σ ; avec les supernovas, la préférence va de 2,8 à 4,2σ selon l'échantillon Desi 2025. En clair : aujourd'hui l'énergie noire se comporterait un peu moins qu'une constante (w0 > −1, densité en léger déclin). Plusieurs analyses situent vers z ≈ 0,5 un passage de w sous −1 dans le passé à w au-dessus aujourd'hui Chaudhary 2025. DESI note aussi un écart modéré (2,3σ) entre BAO et fond diffus dans ΛCDM Desi 2025.
Le signal a faibli sur un point. Le chiffre de 4,2σ reposait sur les supernovas du Dark Energy Survey ; leur recalibration de 2026 (échantillon DES-Dovekie, ~1 800 supernovas) le ramène à 3,2σ, ce que les auteurs qualifient de « faible préférence » pour une énergie noire variable Popovic 2026. Aucune combinaison n'atteint les 5σ d'une découverte Lbl-desi 2025. Une analyse limitée aux données de l'Univers tardif ne trouve pas de préférence robuste (1,1 à 2,3σ) Chaudhary 2025.
État en septembre 2026 : un indice sérieux, qui dépend encore de la calibration des supernovas ; ni confirmé, ni réfuté.
8. Ce que cela change pour l'âge de l'Univers
L'âge est l'intégrale de l'inverse du taux d'expansion ; il dépend de H0 et des densités de matière et d'énergie noire wiki-age. L'énergie noire allonge l'âge : un univers qui accélère a été plus lent dans le passé, donc a mis plus longtemps à atteindre sa taille actuelle. C'est d'ailleurs l'un des arguments de 1998 : Perlmutter en déduisait un âge d'environ 14,9 milliards d'années (pour h = 0,63) Perlmutter 1999, ce qui levait le paradoxe d'un univers plus jeune que ses plus vieilles étoiles.
La valeur de référence, 13,787 ± 0,020 milliards d'années, est calculée dans ΛCDM avec Planck et les BAO planck2018tab. Deux révisions sont possibles, d'ampleur différente. Si H0 valait 73,5 à composition égale, une simple règle de trois (l'âge varie comme 1/H0) donnerait environ 12,7 milliards d'années — calcul d'ordre de grandeur de notre part, non publié tel quel, et qui ignore qu'une solution à la tension modifierait aussi les autres paramètres. Une énergie noire variable toucherait surtout les derniers milliards d'années, et ferait donc bouger l'âge bien moins que la tension sur H0 (raisonnement, non chiffré sur source). Dans les deux cas, les dates du passé lointain exprimées en temps depuis le Big Bang (380 000 ans, premières minutes) ne changent presque pas (voir frise-cosmique).
9. Le futur : tout dépend de l'énergie noire
Le sort de l'Univers dépend de sa géométrie, de la quantité d'énergie noire et de son équation d'état wiki-fate. Trois scénarios types :
- Constante cosmologique (ΛCDM) : l'expansion sans fin. L'Univers se refroidit asymptotiquement vers le zéro absolu (« mort thermique », Big Freeze) wiki-fate. En prolongeant ΛCDM, Krauss et Scherrer montrent que toute trace de l'expansion — galaxies lointaines, fond diffus, abondances primordiales — deviendra inobservable pour de futurs observateurs, qui croiraient vivre dans un univers statique Krauss 2007.
- Énergie noire « fantôme » (w < −1) : le Big Rip. L'accélération croîtrait jusqu'à déchirer les structures wiki-fate.
- Énergie noire déclinante : retour possible du Big Crunch. Si l'expansion finissait par s'inverser, l'Univers se contracterait wiki-fate. Un modèle ajusté aux données DES et DESI (axion + constante cosmologique négative) donne une durée de vie totale de 33 milliards d'années Luu 2025 — un résultat d'un seul groupe, dépendant d'un modèle particulier et d'un signal lui-même à 3σ.
Le signal de DESI (w0 > −1 aujourd'hui) éloigne plutôt le Big Rip, mais ne tranche pas entre expansion éternelle et contraction. Aucune de ces échéances n'est une prévision au sens fort.
Ce que le livre peut en tirer
Pour le récit. Le ressort est l'invisible déduit : on n'a jamais « vu » la matière noire, on l'a pesée — par des galaxies qui tournent trop vite (Rubin et Ford), par la lumière déviée, et surtout par l'amas du Boulet, où la masse a traversé la collision sans le gaz. L'énergie noire naît d'une surprise : en 1998, deux équipes qui cherchaient à mesurer le ralentissement de l'expansion trouvent une accélération. Image juste : l'énergie noire ne se dilue pas, donc elle finit par l'emporter — et ce basculement a lieu à peu près quand naît le Soleil. Pour le futur, un ciel qui se vide : dans ΛCDM, de lointains astronomes ne pourraient plus deviner l'expansion.
Pour l'essai. Séparer trois étages : (1) l'existence d'une masse invisible et d'une accélération est établie par des méthodes indépendantes ; (2) leur nature est inconnue (aucun WIMP trouvé, énergie du vide 120 ordres de grandeur trop grande en théorie) ; (3) les pourcentages sont calculés dans ΛCDM. Présenter les deux tensions avec leurs camps : H0 (SH0ES/H0DN à 73,5 contre CCHP-JWST à 68–70 ; fond diffus à 67,2) et DESI (2,8–4,2σ en 2025, ramené à 3,2σ par la recalibration DES de 2026).
Contresens à éviter. « La matière noire est un gaz sombre » ou « des étoiles éteintes » : ce n'est pas de la matière ordinaire. « L'énergie noire est une forme de matière » : non. « DESI a prouvé que l'énergie noire varie » : non, < 5σ, et le signal a faibli. « L'Univers finira dans 20 milliards d'années » : c'est un modèle d'un seul groupe. Ne pas appliquer les 68 % au passé : ils valent aujourd'hui. Ne pas écrire « 27 % » comme une constante gravée : 26,4–26,8 % selon l'analyse Planck.
À vérifier avant publication. Rubin, Ford et Thonnard 1980 (lu dans un résumé de moteur de recherche seulement). Les dates exactes Rubin-Ford (années 1970, publications de 1970 et 1980). L'âge ~12,7 Ga pour H0 = 73,5 est une règle de trois de l'atelier, pas un résultat publié. Une fourchette d'âge dans les modèles w0wa (12,8–13,7 Ga, vue dans un résumé de recherche sans source identifiée) n'a pas été retenue. Les chiffres Riess 1998, Planck, SPT, Knox repris des fiches voisines n'ont pas été relus ici.
Voisines
- frise-cosmique — Développe la section {#univers-aujourd-hui} et les époques 11 et 13 : ce que sont les composantes, comment on les a déduites, les explications possibles des deux tensions, et le futur que la frise renvoyait à une fiche à ouvrir. Mise à jour à signaler : le signal DESI à 4,2σ est ramené à 3,2σ par la recalibration DES-Dovekie (2026) ; H0 local de consensus 73,50 ± 0,81 (H0DN).
- fond-diffus-cosmologique — Même carte : cette fiche-ci s'appuie sur ses pourcentages Planck 2018 (26,4 % / 68,5 %) et sur son analyse de la tension H0 côté fond diffus ; elle ajoute le côté échelle locale (H0DN contre CCHP) et le signal DESI révisé.
- nucleosynthese-primordiale — La nucléosynthèse fixe la quantité de matière ordinaire, ce qui impose que la matière noire soit non baryonique.
Sources
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Physical Review D 101, 043533. arXiv:1908.03663 DOI 10.1103/PhysRevD.101.043533 https://arxiv.org/abs/1908.03663 — « Les solutions les plus plausibles augmentent le taux d'expansion avant la recombinaison (paraphrase du résumé ; repris de la fiche fond-diffus-cosmologique, non relu ici). » (non vérifié)lz2025— Berkeley Lab News Center (8 décembre 2025). LZ Sets a World's Best in the Hunt for Galactic Dark Matter and Gets a New Look at Neutrinos from the Sun's Core. https://newscenter.lbl.gov/2025/12/08/lz-sets-a-worlds-best-in-the-hunt-for-galactic-dark-matter/ — « « The analysis, based on 417 live days of data that were taken from March 2023 to April 2025, found no sign of WIMPs » ; « the world-leading results above 5 GeV/c2 further narrow down possibilities of what dark matter might be ». »wiki-age— Wikipedia (en), « Age of the universe », consulté le 27 septembre 2026. https://en.wikipedia.org/wiki/Age_of_the_universe — « « a rough estimate of the age of the universe comes from the Hubble time, the inverse of the Hubble parameter » (repris de la fiche fond-diffus-cosmologique, non relu ici) » (non vérifié)wiki-fate— Wikipedia (en), « Ultimate fate of the universe », consulté le 27 septembre 2026. https://en.wikipedia.org/wiki/Ultimate_fate_of_the_universe — « « the ultimate fate of the universe depends on its overall shape, how much dark energy it contains and on the equation of state » ; « In the special case of phantom dark energy […] a more sudden big rip could occur. » »krauss2007— Krauss, L. M., Scherrer, R. J. (2007). The Return of a Static Universe and the End of Cosmology. General Relativity and Gravitation. arXiv:0704.0221 DOI 10.48550/arXiv.0704.0221 https://arxiv.org/abs/0704.0221 — « « as we extrapolate the current ΛCDM universe forward in time, all evidence of the Hubble expansion will disappear ». »luu2025— Luu, H. N., Qiu, Y.-C., Tye, S.-H. H. (2025). The Lifespan of our Universe. JCAP (2025). arXiv:2506.24011 DOI 10.48550/arXiv.2506.24011 https://arxiv.org/abs/2506.24011 — « Modèle axion + constante cosmologique négative ajusté à DES et DESI (w ≠ −1) ; on estime « the lifespan of our universe to be 33 billion years ». »