45. Une matière invisible

Les observations directes des galaxies spirales laissent penser qu’il y a beaucoup de matière dans les régions centrales et que la densité diminue vers la périphérie. En effet, le centre des galaxies brille beaucoup, et la lumière décline vers l’extérieur. S’il n’y avait pas d’autre matière dans les galaxies que celle qui rayonne, cela impliquerait nécessairement que la plus grande partie de la matière se trouve dans les régions centrales.
Si c’était le cas, les vitesses de rotation des étoiles autour du centre galactique devraient diminuer avec la distance. Les étoiles de la périphérie tourneraient beaucoup moins vite que les étoiles proches du centre. Elles se comporteraient comme les planètes du système solaire, qui tournent moins vite autour du Soleil lorsqu’elles en sont très éloignées que lorsqu’elles en sont proches. On explique très bien ce phénomène grâce aux lois de la gravité, en particulier par ce qu’on appelle les lois de Kepler.
Toutefois, dans la réalité, ce n’est pas du tout ce qui se passe ! Une fois de plus, la nature nous offre une surprise, un phénomène totalement inattendu. Les techniques mises au point pour mesurer les vitesses de rotation des étoiles dans les galaxies montrent qu’elles ne sont pas plus petites pour des étoiles éloignées du centre galactique que pour des étoiles qui lui sont proches. Au contraire, elles restent à peu près constantes ! La seule conclusion possible, c’est que la matière n’est pas concentrée dans les régions internes des galaxies, mais qu’il y en a aussi une grande quantité à l’extérieur…