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Matières sombres sur continent blanc

Certaines études ont l'air pour le moins insolite. Et pourtant, elles possèdent un réel fondement scientifique. Illustration avec deux très sérieuses recherches portant sur l'étude de la matière sombre en Antarctique.

Matière sombre et sombre matière

Vue satellitaire de l'Antarctique © Nasa

En science, il arrive que, sous une même appellation, on trouve des concepts diamétralement opposés. Exemple parmi d'autres, début juin, deux équipes, l'une formée de biologistes, l'autre de physiciens, se sont démarquées avec de sombres résultats liés à de la matière sombre en Antarctique. Une thématique assez peu banale mais qui cache deux recherches bien différentes.

Car, pour ces chantres de la précision que sont les scientifiques, il y a matière sombre... et matière sombre : celle, bien concrète, produite par les animaux au terme d'un long processus de digestion et celle, plus énigmatique, qui se baladerait, incognito, dans notre Univers. Tout ne serait en fait qu'une question de point de vue, ou plutôt de discipline. Démonstration.

Des excréments visibles depuis l'espace

Un manchot empereur © Antarctic Photo Library

Début juin donc, deux biologistes britanniques sont parvenus à établir le nombre de colonies de manchots empereurs de l'Antarctique en étudiant des images prises par le satellite Landsat 7*. Jusque-là, rien de bien étonnant. Sauf que pour dénombrer ces populations, les chercheurs ne se sont pas focalisés sur les individus en eux-mêmes mais... sur leurs excréments.

Car ces manchots-là ont beau être des empereurs, ils n'en sont pas moins des animaux, autrement dit des tubes digestifs sur pattes. En conséquence, à la fin de la saison de reproduction, les manchotières - des territoires fixes qu'ils occupent de mai à septembre - sont de vraies porcheries. Un mélange de neige et de guano (déjections) brunâtre peu glamour mais qui présente l'avantage d'être visible depuis l'espace. D'où l'idée des chercheurs. Qu'importe si la résolution des images satellitaires n'est pas suffisante pour distinguer les manchots, tant qu'elle permet de visualiser leur territoire...

De l'image brute à l'analyse et l'identification de la manchotière © Global Ecology and Biogeography

En étudiant les taches sombres des images satellitaires prises de l'Antarctique, les chercheurs ont dénombré trente-huit colonies de manchots empereurs. Dix sont nouvelles, six correspondent à d'anciennes colonies qui se seraient déplacées de quelques kilomètres tandis que six autres, répertoriées dans le passé, semblent avoir disparu.

Au-delà de l'approche un peu décalée des chercheurs, l'enjeu de cette recherche est réel. En 2009, l'Union internationale pour la conservation de la nature (UICN) a pointé le manque de données concernant le manchot empereur, si difficile d'accès. Cette technique de dénombrement pourrait donc aider à améliorer le suivi des populations et à savoir si les variations climatiques affectent ou non la survie de cette espèce impériale.

* P. Fretwell & P. Trathan, Global Ecology and Biogeography, juin 2009

La matière sombre non vue par les glaces

Autre discipline, autres mœurs, même espace. En utilisant IceCube, un immense détecteur de neutrinos piégé dans les glaces de l'Antarctique, 251 physiciens de différentes nationalités ont publié leurs mesures, ou plutôt leurs non mesures, de la matière sombre de l'Univers*.

Schéma présentant le détecteur IceCube © Icecube

Explications : d'après les modèles cosmologiques aujourd'hui en vigueur, une grande partie de la matière et de l'énergie de l'Univers serait invisible. Matière sombre et énergie sombre composeraient environ 27% et 73% du bilan énergique de l'Univers. Dans ce schéma, la matière que nous connaissons, faite de neutrons et de protons, ne représenterait qu'un demi pour cent de l'énergie totale de l'Univers. Le reste de la matière serait pour environ 4% une matière normale indétectable et pour 23% de nature inconnue, c'est-à-dire constituée par toute une cohorte de particules jamais observées à ce jour.

La plupart de ces particules hypothétiques seraient instables, exception faite de la plus légère d'entre elles, le neutralino qui, lui, serait stable... ce qui laisse entrevoir la possibilité de le détecter. Soit directement, c'est par exemple l'objectif du programme Edelweiss. Soit indirectement, grâce à une stratégie complexe, élaborée à la façon d'un coup de billard à plusieurs bandes. C'est le parti pris de la collaboration IceCube. L'équipe a suivi le raisonnement suivant : si les neutralinos ont une masse, ils devraient être attirés par des objets massifs... comme le Soleil. Un astre dans lequel ils devraient se concentrer... et se rencontrer. Or, d'après la théorie, si deux neutralinos se rencontrent, ils doivent s'annihiler en émettant un neutrino possédant une énergie caractéristique. Voilà pourquoi la collaboration IceCube a commencé à s'intéresser au flux et à l'énergie des neutrinos provenant du Soleil. En 2007, ils ont même suivi ce flux sur 104 jours. Tout cela pour... ne rien voir. Un non résultat qui, selon les chercheurs, en est quand même un : s'il y a un flux de neutrinos provenant du Soleil et lié à l'annihilation de neutralinos, il est au moins six fois plus faible qu'escompté (c'est-à-dire indétectable à ce jour). De quoi mieux contraindre les modèles théoriques. Cela valait la peine de concentrer autant de matières grises sur la banquise...

* R. Abbasi et al., Physical Review Letters, juin 2009

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