L’Univers dévoilé

La physique moderne, sans équations

Étiquette : Côté Sombre

  • Deux tiers de l’Univers n’ont pas de nom

    ÉtabliDébattuSpéculatif

    Deux tiers de ce qui remplit l’Univers n’ont pas de nom. On sait ce que cette chose fait — elle écarte l’espace, de plus en plus vite — et on sait le mesurer avec une précision de quelques pour cent. On ignore absolument ce qu’elle est. C’est la plus grande ignorance quantifiée de la physique, et elle porte un nom de circonstance : l’énergie noire.

    Un budget qui ne boucle pas

    Faites l’inventaire de l’Univers et vous obtenez un résultat embarrassant. La matière ordinaire — celle des étoiles, des planètes, de votre corps — compte pour environ 5 % du contenu total. La matière noire, invisible mais déjà détectée par ses effets gravitationnels depuis les années 1930, en représente environ 27 %. Reste 68 %. Ces 68 % n’émettent pas de lumière, n’en absorbent pas, ne s’agglomèrent pas en galaxies, et ne se manifestent que d’une seule façon : ils poussent l’espace à s’étendre plus vite. Établi

    Le chiffre vient de la mesure du rayonnement fossile par le satellite Planck, dont les résultats de 2018 restent la référence. C’est une comptabilité, pas une identification. Dire que l’Univers est fait à 68 % d’énergie noire, c’est dire qu’il manque 68 % au bilan et qu’on a donné un nom au trou.

    1998 : deux équipes, la même surprise

    Personne ne cherchait cela. À la fin des années 1990, deux équipes rivales traquaient le taux de ralentissement de l’expansion. La question paraissait entendue : la gravité tire, l’expansion doit freiner, il ne restait qu’à savoir de combien. La méthode était la même des deux côtés — les supernovae de type Ia, ces explosions de naines blanches dont la luminosité intrinsèque est suffisamment régulière pour servir de repères de distance.

    L’équipe du High-z Supernova Search Team, autour d’Adam Riess, publie ses résultats dans l’Astronomical Journal en septembre 1998 : dix supernovae entre les décalages spectraux 0,16 et 0,62, jointes aux données antérieures de l’équipe, soit seize objets lointains comparés à trente-quatre objets proches. Le Supernova Cosmology Project, autour de Saul Perlmutter, publie dans l’Astrophysical Journal en juin 1999 : quarante-deux supernovae entre 0,18 et 0,83, ajustées conjointement avec un lot d’objets proches issus du relevé Calán/Tololo. Établi

    Les deux équipes trouvent la même chose, et ce n’est pas ce qu’elles cherchaient. Les supernovae lointaines sont trop faibles. Elles sont donc plus loin que ne le prévoyait un Univers qui freine. L’expansion n’a pas ralenti : elle accélère. Le prix Nobel de physique 2011 récompensera cette découverte.

    Le détail qui compte : tout repose sur une comparaison

    Retenez la structure de ces deux mesures, car elle commande tout ce qui suivra. Aucune des deux équipes n’a mesuré une distance dans l’absolu. Chacune a comparé un lot de supernovae lointaines à un lot de supernovae proches. C’est l’écart entre les deux lots qui porte le résultat.

    Cela signifie qu’un défaut d’étalonnage affectant les objets proches se traduit mécaniquement en cosmologie. Si les supernovae du voisinage sont systématiquement mesurées trop brillantes, ne serait-ce que de quelques centièmes de magnitude, les lointaines paraissent trop faibles par contraste — et l’Univers paraît accélérer un peu plus qu’il ne le fait. Ce point faible était déjà là en 1998. Il n’a pas bougé depuis. Établi

    Ce qu’on mesure, et ce qu’on ne mesure pas

    La physique ne dispose d’aucun accès direct à la nature de l’énergie noire. Elle mesure une seule grandeur : le rapport entre la pression de cette composante et sa densité d’énergie. Les cosmologistes le notent w. C’est un nombre sans dimension, et sa valeur décide de tout.

    Si w vaut exactement -1, l’énergie noire est une constante : sa densité ne change jamais, l’espace peut doubler de volume sans qu’elle se dilue d’un iota. C’est la constante cosmologique, ce terme qu’Einstein avait introduit en 1917 pour de tout autres raisons, et que la découverte de 1998 a ressuscité. Si w s’écarte de -1, ou pire, s’il varie au cours du temps cosmique, alors l’énergie noire n’est pas une constante mais un champ, quelque chose qui évolue, se dilue ou se renforce. Établi

    Toute la question tient dans cet écart. Et toute la difficulté tient dans le fait qu’on ne peut pas lire w directement : on l’infère de la manière dont les distances s’accumulent au fil du temps cosmique.

    Le pire calcul de l’histoire de la physique

    Une constante cosmologique appelle une explication, et la théorie quantique des champs en propose une, tentante : l’espace vide n’est pas vide, il frémit d’une énergie résiduelle, et cette énergie du vide devrait se comporter exactement comme une constante cosmologique. L’idée est élégante. Le calcul est un désastre.

    Selon la manière de mener l’estimation, la densité d’énergie du vide prédite par la théorie dépasse la valeur observée de cinquante à cent vingt ordres de grandeur. Il ne s’agit pas d’un facteur deux, ni d’un facteur mille : d’un écart tel qu’aucune erreur de mesure ne peut le combler. Pour rendre compte de la valeur réelle, il faudrait un ajustement d’une finesse extrême entre deux termes qui n’ont aucune raison de se compenser. Débattu

    C’est ce qu’on appelle le problème de la constante cosmologique, et il reste ouvert. Il explique pourquoi tant de physiciens préfèrent l’hypothèse du champ : un champ dynamique, susceptible de rouler lentement vers son minimum, offre au moins un mécanisme là où l’énergie du vide n’offre qu’une coïncidence.

    Constante, champ, ou erreur de description ?

    Trois familles de réponses coexistent, et aucune n’a le dessus.

    La première maintient la constante : w vaut -1, l’affaire est entendue, le problème du vide est un problème de théorie quantique et non de cosmologie. C’est l’option la plus économique, et elle ajuste très bien les données depuis vingt-cinq ans.

    La deuxième postule un champ scalaire qui évolue lentement — la quintessence. w y est proche de -1 sans l’égaler, et peut varier. C’est une famille de modèles, pas un modèle : elle offre un mécanisme au prix d’un potentiel qu’il faut poser à la main. Spéculatif

    La troisième conteste le découpage lui-même : peut-être n’y a-t-il aucune substance à trouver, et faut-il modifier la géométrie plutôt qu’ajouter un ingrédient. On déplace alors le terme inconnu de l’autre côté de l’équation d’Einstein — du côté de la courbure, non du contenu. Spéculatif

    Pourquoi cette question redevient brûlante

    Pendant vingt ans, la constante a tenu. Les données successives — supernovae, rayonnement fossile, grandes structures — la donnaient compatible avec -1, à la précision disponible près. Le débat était théorique.

    Il est redevenu observationnel. Depuis 2024, les relevés du spectrographe DESI, qui cartographie des millions de galaxies pour mesurer l’échelle des structures à différentes époques, suggèrent que w pourrait ne pas être constant : l’énergie noire aurait été plus dense dans le passé, et se relâcherait aujourd’hui. L’écart avec le modèle standard se chiffre en quelques écarts-types — assez pour faire les titres, pas assez pour trancher. Débattu

    Et l’histoire s’est compliquée d’une façon que ce carnet aime particulièrement : la robustesse de ce résultat a été mise en cause, précisément, sur l’étalonnage des supernovae proches. Le point faible de 1998, exactement au même endroit, vingt-sept ans plus tard. C’est le sujet du prochain article.

    Ce que nous savons de l’énergie noire tient en une phrase : l’expansion accélère, et la composante responsable représente environ deux tiers du contenu de l’Univers. Ce que nous ignorons tient en une autre : tout le reste. Le nom lui-même est un aveu — on n’appelle pas « noir » ce qu’on a compris.

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    Ce que les instruments voient, et ce qu’ils ne voient pas

    Le volume L’Univers, guide illustré de la collection L’Univers dévoilé, déroule l’inventaire du cosmos observable — des relevés de galaxies aux grandes missions spatiales — et situe l’énergie noire dans le tableau d’ensemble dont elle est le trou.

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  • Quand les trous blancs passent à la caisse

    Chaque affirmation porte son statut : Établi — corroboré par l’expérience ou l’histoire ; Débattu — cohérent mais non confirmé ; Spéculatif — hypothèse de travail.

    Mars 2026, Santa Cruz. Christopher Ewasiuk et Stefano Profumo déposent un calcul que le scénario des trous blancs attendait — et redoutait peut-être : combien de trous noirs primordiaux devraient exploser aujourd’hui, et ce compte peut-il expliquer les sursauts radio rapides ? Le texte est une prépublication, non encore parue en revue ; mais l’exercice qu’il mène — faire passer un rêve de gravité quantique à la caisse — mérite d’être raconté pour ce qu’il est.

    Un rêve hérité : l’étoile de Planck

    Le point de départ est un scénario que ce carnet a déjà raconté : en gravité quantique à boucles, la singularité au cœur d’un trou noir n’est pas la fin que le calcul de 1939 rendait inéluctable : la matière rebondit à densité planckienne, et l’astre tout entier peut basculer, par effet tunnel, en son image inversée : un trou blanc qui restitue ce qu’il avait avalé. Le carnet en a suivi la piste chez les trous noirs qui refusent de mourir. Le ressort quantitatif du scénario tient dans une loi d’échelle : la durée d’attente avant le basculement croît comme le carré de la masse, quand l’évaporation de Hawking croît comme son cube. Des astres bien trop lourds pour s’être évaporés pourraient donc, eux, exploser aujourd’hui. Spéculatif

    Le lien tentant avec les sursauts radio

    En face, une énigme observationnelle bien réelle : les sursauts radio rapides, ces éclairs de quelques millisecondes venus de distances cosmologiques, détectés au rythme effarant de dix à cent mille par an et par gigaparsec cube — origine toujours disputée. Dès 2014, Barrau, Rovelli et Vidotto avaient proposé d’y voir la signature d’explosions de trous blancs ; sur le papier, l’énergie disponible et la portée du canal radio rendent le rapprochement plausible. Restait à faire ce que personne n’avait fait en détail : le compte exact. Établi

    La machine à compter

    C’est l’apport du papier. Les auteurs construisent le taux d’explosion attendu en y mettant tout ce qui manquait aux estimations d’ordre de grandeur : la compétition entre évaporation et effet tunnel, la déplétion cosmologique — les astres qui ont explosé tôt ne sont plus là pour exploser aujourd’hui —, les bornes observationnelles sur l’abondance des trous noirs primordiaux masse par masse, les distributions de masses étendues, et même le scénario alternatif du « fardeau de mémoire », où l’évaporation doit s’achever avant que le tunnel ne s’ouvre. La structure qui en sort est limpide : le taux culmine le long d’une crête étroite, là où la durée de vie effective de l’astre vaut à peu près l’âge de l’Univers — trop courte, la population est déjà épuisée ; trop longue, presque personne n’explose de nos jours. Débattu

    Le point trop beau pour être vrai

    Dans un premier balayage, volontairement optimiste — toute la matière noire faite de trous noirs primordiaux —, une coïncidence saisissante apparaît : il existe un point unique du plan des paramètres où trois exigences indépendantes se croisent — la valeur « canonique » du paramètre de tunnel, une masse dont l’horizon émet naturellement dans la bande radio observée, et un taux compatible avec celui des sursauts. Les auteurs marquent ce point d’une étoile… puis le désenchantent eux-mêmes : dès qu’on impose les limites réelles d’abondance — microlentilles, fond diffus cosmologique, évaporation —, le taux en ce point s’effondre très au-dessous du compte. La belle coïncidence était l’artefact d’une hypothèse trop généreuse. Débattu

    Les deux fenêtres survivantes

    Que reste-t-il ? Deux recoins, et pas davantage. Une fenêtre de basse masse, autour de cent milliards à mille milliards de kilogrammes, juste au bord du seuil d’évaporation, où tunnel et évaporation se disputent l’astre ; et, dans la variante du fardeau de mémoire, un mince coin séquentiel juste sous la masse critique, où l’évaporation ronge d’abord la moitié de l’astre avant que le basculement ne prenne le relais. Dans les deux cas, il faut que les trous noirs primordiaux saturent exactement leurs bornes d’abondance dans la bonne fenêtre de masse — un réglage fin que les auteurs qualifient sans ménagement : étroit, ajusté, dépendant des hypothèses. Élargir la distribution de masses n’y change à peu près rien. Débattu

    Les juges observationnels

    Le ciel lui-même resserre l’étau. Une transition vers un trou blanc est un événement unique — or une fraction croissante des sursauts localisés se répète, ce qui plafonne d’emblée la contribution possible des trous blancs à quelques pour cent, dix tout au plus. Les galaxies hôtes des sursauts suivent la formation d’étoiles plus que la matière noire, à rebours de ce qu’une population primordiale imposerait. Quant aux contreparties, elles ne tranchent pas : le flash gamma attendu d’un événement cosmologique reste cinq ordres de grandeur sous les seuils actuels, et l’onde gravitationnelle prompte de la transition tomberait vers le gigahertz — hors de portée de tout détecteur existant ou projeté. Verdict du papier : une contribution minoritaire reste permise, une origine dominante est fortement défavorisée. Débattu

    Ce qu’un seul paramètre peut trancher

    Le plus précieux est peut-être là. Tout le scénario pend à un unique nombre sans dimension, le paramètre de tunnel, que la gravité quantique ne sait pas encore calculer de premiers principes. Le papier en fait une cible phénoménologique concrète : si les calculs à venir — mousses de spin, intégrales de chemin — livrent une valeur trop petite, le mécanisme est exclu comme moteur des sursauts ; s’ils tombent dans la bonne plage, une sous-population de sursauts d’origine quantique-gravitationnelle reste défendable. Un rêve de gravité quantique transformé en prédiction falsifiable : c’est exactement le service qu’un calcul honnête peut rendre à une belle idée. Établi

    Note de statut — prépublication. Ce travail est un dépôt arXiv du 23 mars 2026, préparé pour soumission au JCAP et non encore paru en revue (vérifié au 21/08/2026) ; il n’a donc pas franchi l’examen par les pairs, et ses résultats portent ici le statut débattu. Le scénario sous-jacent — le basculement quantique d’un trou noir en trou blanc — demeure spéculatif ; les données qui l’encadrent (taux des sursauts, statistiques de répétition, galaxies hôtes) sont, elles, établies. Cette note sera mise à jour à la parution.

    Prolonger la lecture

    L’hypothèse des trous blancs, instruite pièce par pièce.

    Le dossier Les Trous Blancs, dans la collection L’Univers dévoilé, mène l’enquête complète sur ces astres conjecturés — du rebond quantique aux signatures qu’on leur cherche dans le ciel.

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  • La théorie qui devait supprimer la matière noire — et le désaccord que j’ai avec mon propre livre

    ÉtabliDébattuSpéculatif

    En 2016, un théoricien des cordes a proposé de se passer de matière noire : ce qu’on prend pour de la masse invisible ne serait qu’un effet de l’énergie du vide, déplacée par la matière ordinaire. L’idée avait ce que les belles idées ont rarement — une formule, des chiffres, des prédictions à confronter au ciel. Dix ans de tests ont suivi. Et le tome de cette collection qui raconte cette histoire conclut qu’ils l’ont réfutée. En rouvrant le dossier pièce par pièce pour écrire cet article, je ne retrouve pas ce verdict.

    Ce que la théorie promettait

    Il faut d’abord dire ce qui rendait la proposition sérieuse, parce que rien de ce qui suit n’a de sens autrement.

    Depuis 1995, on sait que les équations d’Einstein peuvent s’écrire comme une équation d’état thermodynamique — c’est le calcul de Ted Jacobson, dont ce carnet a raconté le procès. En 2011, Erik Verlinde en tire une conséquence radicale : la gravité ne serait pas une force fondamentale mais une force entropique, du même genre que la tension d’un élastique, qui ne tire pas parce qu’une force l’y oblige mais parce que le désordre statistique de ses chaînes favorise la contraction. Établi

    Cinq ans plus tard, il pousse l’idée un cran plus loin. Dans un univers en expansion accélérée — un univers de Sitter —, l’horizon cosmologique porte lui aussi une entropie. Verlinde soutient que cette entropie-là ne suit pas la loi d’aire habituelle mais une loi de volume, et que la matière ordinaire, en s’y installant, la déplace. Le déplacement se traduit par une gravité supplémentaire. Elle ressemble à s’y méprendre à de la masse invisible, sans qu’aucune particule nouvelle n’ait à exister. Spéculatif

    Le point remarquable est numérique. L’échelle d’accélération qui gouverne l’effet n’est pas ajustée : elle vaut cH₀, la vitesse de la lumière multipliée par le taux d’expansion actuel. Or cette combinaison tombe, à un facteur six près, sur la constante empirique que Mordehai Milgrom avait dû introduire à la main en 1983 pour faire tenir les courbes de rotation des galaxies. Une théorie qui relie l’accélération de l’expansion au problème de la masse manquante — deux énigmes que rien ne rapprochait — a de quoi retenir l’attention.

    La clause qui décide de tout

    Il faut lire la petite ligne, parce que c’est elle qui gouverne tout ce qui suit. Sous sa forme de 2016, la théorie ne s’applique qu’aux systèmes statiques, à symétrie sphérique et isolés, dans un univers dominé par l’énergie sombre. C’est Kris Pardo, l’un de ses testeurs les plus sévères, qui l’écrit le plus clairement : la théorie ne peut être testée équitablement que sur de tels systèmes. Établi

    Or la nature ne produit pratiquement rien de tel. Une galaxie spirale tourne — elle n’est pas statique. Un disque n’est pas sphérique. Une galaxie n’est jamais tout à fait isolée. Chaque test devra donc, d’une façon ou d’une autre, étendre la formule hors du domaine où son auteur l’a définie. Retenez ce point : il explique la suite. Établi

    Ce que le ciel a répondu — la colonne défavorable

    La confrontation a été rapide, nombreuse et publique. Elle occupe une bonne dizaine d’articles en revue, et il vaut la peine de les distinguer plutôt que de les additionner. Établi

    En février 2017, Federico Lelli, Stacy McGaugh et James Schombert confrontent la théorie à la relation d’accélération radiale, qui relie en chaque point d’une galaxie l’accélération observée à celle qu’expliquerait la matière visible. Leur résultat tient en deux temps. La théorie peut s’accorder aux données, mais seulement si l’on abaisse fortement la masse que les étoiles sont censées avoir pour leur luminosité — des valeurs alors en tension avec ce que disent les populations stellaires. Et surtout : la théorie prédit que les écarts à la relation doivent dépendre du rayon. Cette corrélation-là n’est pas observée.

    La même année, Stefano Ettori et ses collègues emmènent le test dans deux amas de galaxies massifs, Abell 2142 et Abell 2319, cartographiés en rayons X par XMM-Newton et en effet Sunyaev-Zel’dovich par Planck. La « matière noire » apparente qu’ils reconstruisent n’a pas seulement la mauvaise quantité : elle a la mauvaise forme, avec un écart d’un facteur deux à trois dans les régions centrales. Deux ans plus tard, John ZuHone et Jonathan Sims reprennent l’exercice en ajoutant la galaxie centrale des amas — un ajout qui améliore l’accord dans les cœurs, ce qui mérite d’être dit — et concluent néanmoins que la théorie, en l’état, n’est pas une alternative viable à l’échelle des amas.

    D’autres verrous tombent au même endroit. Crescenzo Tortora et ses collègues, sur 4 260 galaxies elliptiques, montrent que la dynamique centrale ne s’ajuste qu’en supposant une fonction de masse initiale non universelle. Kris Pardo, en 2020, teste des galaxies naines isolées. Et en 2021, Wentao Luo et sept collègues appliquent au signal de lentillage un test d’une élégance particulière : dans cette théorie, la gravité supplémentaire ne dépend que de la masse ordinaire. Deux populations de galaxies de même masse stellaire mais de couleurs différentes devraient donc produire le même signal. Elles n’en produisent pas le même.

    La colonne favorable — et pourquoi elle ne se lit pas telle quelle

    Cette colonne existe, elle est réelle, et c’est ici que la lecture rapide se trompe. Chaque résultat qui s’y trouve porte une réserve qui en change le sens. Débattu

    Le premier test publié, en 2017, est un test de lentillage gravitationnel faible mené par Margot Brouwer et vingt-et-un collègues sur 33 613 galaxies isolées. Il donne un accord. Mais les auteurs disent eux-mêmes dans quel régime ils travaillent : celui de l’approximation de masse ponctuelle — précisément le régime où la théorie de Verlinde coïncide avec la formule de Milgrom. Le test valide donc ce que les deux constructions ont en commun, non ce qui les distingue. Les mêmes auteurs notent qu’à cette date la théorie n’a de description directe ni du lentillage ni de la cosmologie.

    Deuxième pièce : Alberto Díez-Tejedor, Alma González-Morales et Gustavo Niz, sur les huit naines sphéroïdales classiques de la Voie lactée. Leur conclusion est conditionnelle, et la condition est interne à la théorie. Sans l’hypothèse d’une déformation maximale, l’ajustement tient. Avec elle, les rapports masse-luminosité deviennent marginalement trop élevés. Le verdict dépend d’un choix que la théorie ne tranche pas elle-même.

    Troisième pièce, en 2021 : l’extension du test de lentillage aux données KiDS-1000, vingt-cinq auteurs, dont Erik Verlinde lui-même. Le résultat est présenté comme un accord, et il l’est. Mais le même article contient la mesure la plus embarrassante du dossier : à masse stellaire égale, les galaxies de type précoce et de type tardif ne suivent pas la même relation, avec un écart d’au moins six sigmas. Les auteurs l’écrivent noir sur blanc — une modification de la gravité qui ne dépend d’aucune autre propriété de la galaxie ne peut pas rendre compte de cela. Et le modèle standard, lui, le reproduit.

    Restent les travaux les plus favorables, et ils forment une lignée : une extension du formalisme aux distributions non sphériques en 2021, les courbes de rotation en 2023, trente naines du Groupe local en 2024, les binaires larges la même année, et en janvier 2026 une comparaison directe avec MOND sur vingt-trois naines sphéroïdales qui conclut en faveur de la gravité émergente à 5,2 sigmas. C’est substantiel. Deux choses doivent être dites à côté. Ces travaux viennent tous de la même équipe, autour de Youngsub Yoon. Et ils appliquent un formalisme étendu — c’est-à-dire une généralisation, due à cette équipe, du domaine que Verlinde s’était lui-même donné. Le dernier de la série n’est pas passé en revue : c’est une prépublication.

    Bilan du proces de la gravite emergente : six tests defavorables d’equipes independantes, quatre resultats favorables portant chacun une reserve Deux colonnes. A gauche, en rouge, six etudes defavorables menees par des equipes independantes sur la formule publiee. A droite, en vert, quatre resultats favorables, chacun assorti d’une reserve : regime ou la theorie se confond avec MOND, verdict conditionnel, article cosigne par l’auteur, ou meme equipe appliquant un formalisme etendu. En bas, une bande indique que le test qui trancherait vraiment n’a pas encore ete fait. CE QUI COMPTE N’EST PAS LE NOMBRE, MAIS LA PROVENANCE DÉFAVORABLES équipes indépendantes · formule publiée Lelli, McGaugh & Schombert 2017 relation d’accélération radiale Ettori et al. 2017 deux amas, XMM + Planck ZuHone & Sims 2019 amas, avec galaxie centrale Tortora et al. 2018 4 260 elliptiques Pardo 2020 naines isolées Luo et al. 2021 lentillage, deux couleurs FAVORABLES chacun assorti d’une réserve Brouwer et al. 2017 33 613 galaxies ⚠ régime où la théorie = MOND Díez-Tejedor et al. 2018 8 naines sphéroïdales ⚠ verdict conditionnel interne KiDS-1000 2021 lentillage étendu ⚠ cosigné par l’auteur · 6σ interne Yoon et al. 2021-26 courbes, naines, binaires ⚠ même équipe · formalisme étendu L’OBJECTION QUI N’A JAMAIS EU DE REVUE Milgrom & Sanders, décembre 2016 — la formule ne vaut que pour un corps sphérique, isolé et statique. Or presque rien, dans le ciel, ne l’est. CE QUI TRANCHERAIT un test indépendant, sur la formule d’origine, dans un régime où elle diffère de MOND — il n’a pas encore été fait. Ni réfutation, ni confirmation, ni dossier « partagé » : un procès dont les deux colonnes ne pèsent pas pareil.
    Le procès, pièce par pièce. Additionner les deux colonnes donnerait un dossier « partagé ». Les lire donne autre chose : à gauche, des équipes dispersées testant la formule telle qu’elle a été publiée ; à droite, quatre résultats dont chacun porte une réserve qui en change le sens. Schéma de principe original, établi d’après les références discutées dans cet article.

    L’objection qui n’a jamais eu de revue

    La critique la plus précise du dossier n’est pas un test. Elle est phénoménologique, elle date de décembre 2016, et elle est signée de Milgrom lui-même avec Robert Sanders. Débattu

    Elle tient en un constat de portée. Ce que Verlinde a extrait de son cadre est une formule pour le champ gravitationnel d’un corps sphérique, isolé et statique. Elle ne permet pas de calculer le champ à l’intérieur d’un disque galactique, sinon asymptotiquement ; elle ne s’applique ni au problème à deux corps, ni au problème à N corps, ni à un système plongé dans un champ extérieur. Et elle entre en conflit avec les contraintes du système solaire.

    Cette objection n’a jamais été publiée en revue. Quatre bibliographies indépendantes la citent, toutes comme prépublication. Il faut le signaler, comme ce carnet le fait toujours — et se garder d’en conclure qu’elle pèse peu. Milgrom, du reste, a été le premier rapporteur de l’article de Verlinde : la revue SciPost pratique l’évaluation ouverte et signée, son rapport est en ligne, et la réponse de Verlinde aussi. On peut lire le désaccord des deux hommes dans le texte, à la date où il a eu lieu. Sa quantification, elle, l’a été : en mars 2017, Aurélien Hees, Benoit Famaey et Gianfranco Bertone calculent ce que la formule de Verlinde impose aux orbites planétaires — des avances de périhélie sept ordres de grandeur au-dessus de ce que les éphémérides autorisent.

    Deux objections plus techniques complètent le tableau : Sabine Hossenfelder en propose une version covariante en 2017, et De-Chang Dai et Dejan Stojkovic soutiennent la même année que la dérivation de la formule de Milgrom par la déformation élastique n’est pas auto-cohérente — correctement menée, disent-ils, elle rend la gravité newtonienne.

    Ce que l’auteur, lui, a fait ensuite

    Voici le fait que je trouve le plus éloquent, et que les récapitulatifs du dossier mentionnent rarement. Établi

    Pendant que d’autres testaient sa théorie sur les galaxies, Verlinde travaillait ailleurs. À partir de 2019, avec la physicienne Kathryn Zurek, il développe une tout autre prédiction : les fluctuations quantiques de la géométrie elle-même, dites géontropiques, qui s’accumuleraient sur de grandes distances au point de devenir mesurables par un interféromètre. Trois articles en revue entre 2020 et 2022. Et, depuis, une expérience réelle en construction à Caltech, avec des interféromètres de table.

    Il n’a pas renoncé publiquement à la branche de 2016. Mais la réfutabilité d’une idée ne se mesure pas seulement aux articles qui la contestent : elle se lit aussi dans ce que son auteur choisit de faire après.

    Le désaccord que j’assume

    Il faut dire ici quelque chose d’inconfortable, et le dire au bon endroit — c’est-à-dire avant la conclusion, pas après.

    Le tome de cette collection consacré à cette question tranche, au paragraphe intitulé Grandeur et servitude de la gravité entropique : la branche 2016 du programme est « donc, en l’état, réfutée ». Il invoque trois terrains pour l’établir — les lentilles gravitationnelles faibles, la dynamique des galaxies, la croissance des structures.

    En rouvrant le dossier pièce par pièce pour écrire cet article, je ne retrouve pas cette portée. La source citée à l’appui, un test de 2020, porte sur des galaxies naines isolées : c’est le deuxième terrain, et lui seul. Sur le premier, le lentillage faible, les deux études publiées vont dans l’autre sens. Sur le troisième, il n’existe pas de test — l’équipe qui a mené le premier essai de lentillage écrivait d’ailleurs qu’à cette date la théorie n’avait de description directe ni du lentillage ni de la cosmologie.

    La réserve du tome — « en l’état » — était juste. C’est l’inventaire qui la portait qui était trop mince. Et je ne peux pas me réfugier derrière le calendrier : ces travaux étaient tous parus quand la phrase a été écrite. Le livre est imprimé, il restera tel quel. Ce carnet existe entre autres pour cela : dire ce que le livre ne dit plus assez bien, en le disant à voix haute plutôt qu’en corrigeant en silence.

    Ce qu’il faut retenir

    Le dossier n’est ni une réfutation ni une confirmation, et il n’est pas non plus, comme on l’écrit souvent, « partagé » — ce mot suggère un partage symétrique qui n’existe pas. Débattu

    La structure réelle est celle-ci. Les résultats défavorables viennent d’équipes indépendantes, dispersées, testant la formule que Verlinde a publiée. Les résultats favorables viennent pour l’essentiel d’une seule équipe appliquant un formalisme qu’elle a elle-même étendu, et d’un test de lentillage mené dans le régime où la théorie ne se distingue pas de sa rivale — l’un des deux étant cosigné par l’auteur de la théorie.

    Ce n’est pas un verdict. C’est mieux : c’est une description de l’état d’un procès, et elle permet de savoir quoi surveiller. Ce qui trancherait vraiment, ce serait un test indépendant de la formule d’origine, dans un régime où elle diffère de MOND. Il n’a pas encore été fait.

    Mise au point du 31 juillet 2026. Le tome L’Étoffe du Temps conclut, au paragraphe 8.2, que la branche 2016 du programme est « donc, en l’état, réfutée », en invoquant trois terrains de test. La vérification de sources menée pour cet article ne soutient pas cette portée : la source citée n’en couvre qu’un, et sur un autre les résultats publiés vont en sens contraire. Le volume n’est pas modifié — un livre imprimé ne se corrige pas à distance. Le statut retenu ici est débattu, et c’est celui du carnet qui fait foi.

    Prolonger la lecture

    La gravité comme thermodynamique, l’entropie des horizons, et ce qu’il en coûte de vouloir faire émerger une force fondamentale.

    Le dossier L’Étoffe du Temps, dans la collection L’Univers dévoilé, remonte de l’équation d’état de 1995 jusqu’aux tentatives les plus récentes — et étiquette chacune selon ce qu’elle a réellement prouvé.

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  • Les Trous noirs qui refusent de mourir

    ÉtabliDébattuSpéculatif

    Et si les plus petits trous noirs de l’Univers refusaient de mourir — retenus par le poids de leur propre mémoire ? Une hypothèse récente rouvre une porte que l’on croyait fermée sur la matière noire.

    Le problème : des trous noirs trop bavards

    Depuis Hawking, on sait que les trous noirs s’évaporent : ils émettent un faible rayonnement thermique et perdent lentement leur masse. Et plus un trou noir est petit, plus il est chaud, plus il s’évapore vite — l’agonie s’emballe jusqu’à un ultime sursaut. Établi

    Ce mécanisme condamnait une belle idée. Des trous noirs primordiaux, nés non pas d’étoiles mais des fluctuations extrêmes de l’Univers naissant, pourraient constituer la mystérieuse matière noire — cette masse invisible qui représente environ 27 % du contenu de l’Univers. Problème : les plus légers d’entre eux, d’après le calcul de Hawking, auraient dû s’évaporer complètement depuis longtemps. En dessous d’un certain seuil de masse, la fenêtre était fermée ; il ne restait guère qu’une « fenêtre astéroïdale » (autour de 1017–1023 grammes) encore permise par les observations. Débattu

    L’hypothèse : la mémoire qui ralentit la mort

    C’est ici qu’intervient le « fardeau mémoriel » (memory burden), proposé par Gia Dvali et ses collaborateurs en 2020. L’idée, en une phrase : un trou noir est un formidable réservoir d’information — la « mémoire » de tout ce qu’il a englouti —, et cette information elle-même finirait par résister à l’évaporation. Au plus tard après avoir perdu la moitié de sa masse, le fardeau de sa mémoire s’opposerait à sa disparition, ralentissant drastiquement le processus. Les petits trous noirs primordiaux ne seraient pas morts : ils seraient en sursis, quasi gelés. Débattu

    La conséquence est directe : si l’évaporation stagne, alors des trous noirs primordiaux de très basse masse — bien en dessous du seuil fatal de Hawking — pourraient avoir survécu jusqu’à aujourd’hui. Une fenêtre que l’on croyait définitivement close se rouvre pour la matière noire. Des populations entières de micro-trous noirs, invisibles et silencieux, pourraient hanter les halos des galaxies. Débattu

    Le contrepoint : et si la transition prenait du temps ?

    Poser « débattu » oblige à dire par qui. Le contradicteur existe, il est publié à comité de lecture, et le dossier Les Trous Noirs le porte déjà en bibliographie : Gabriele Montefalcone, Dan Hooper, Katherine Freese, Chris Kelso, Florian Kühnel et Pearl Sandick, dans Physical Review D (113, 023524, janvier 2026). Leur objection est précise et elle mord. La fenêtre de basse masse — entre 104 et 1010 grammes — ne s’ouvre que si le passage de l’évaporation semi-classique à la phase de fardeau mémoriel est pratiquement instantané. Si la transition est graduelle, l’évaporation de Hawking persiste à des niveaux notables pendant la nucléosynthèse primordiale et la recombinaison, et la fenêtre se referme. Leur conclusion : pour qu’une nouvelle fenêtre soit viable, l’écart au calcul de Hawking doit être à la fois drastique et abrupt. Débattu

    Le plus instructif est la date. Le préprint de Montefalcone et de ses collègues est du 26 mars 2025 ; celui de Gia Dvali, Michael Zantedeschi et Sebastian Zell — Transitioning to Memory Burden — du 27. Un jour d’écart, la même question posée au même modèle — que devient l’hypothèse si la transition prend du temps ? — et deux verdicts. Les seconds tiennent la fenêtre pour ouverte et ces trous noirs pour détectables, les contraintes les plus sévères venant des flux actuels de particules astrophysiques. Les premiers la referment, sauf transition brutale. Personne ne s’est trompé dans son calcul : c’est la même physique, lue par deux équipes, qui ne rend pas le même arrêt. Voilà ce que vaut la pastille ambre — non pas « on ne sait pas encore », mais « on sait, et on n’est pas d’accord ». Débattu

    Une première cible dans le ciel

    En février 2025, la collaboration KM3NeT a annoncé la détection d’un neutrino d’une énergie inédite — l’événement KM3-230213A, dont l’énergie déduite avoisine 220 PeV, très au-delà de tout ce qu’un détecteur avait jamais enregistré. Aucun accélérateur cosmique connu ne le produit facilement ; et si l’on remonte à un trou noir en évaporation, la masse requise tombe sous le seuil fatal de Hawking — précisément là où la fenêtre s’était refermée. Débattu

    Andrea Boccia et Fabio Iocco y ont vu le prolongement direct de cette hypothèse (Physical Review D 112, 063045, 2025) : un trou noir primordial de très basse masse, maintenu en vie par le fardeau mémoriel, crachant des neutrinos d’ultra-haute énergie dans le dernier souffle de son évaporation. Ils délimitent une fenêtre de paramètres viable — ces trous noirs comptant pour une fraction de la matière noire — et prédisent que KM3NeT pourrait en détecter d’autres d’ici quelques années. Le fardeau mémoriel cesse alors d’être une idée sur le papier : il devient une cible dans le ciel. Spéculatif

    Reste que ce n’est qu’un candidat, et le dossier appelle la prudence de tout le reste. Yuber Pérez-González a montré qu’un trou noir assez proche pour expliquer l’événement aurait dû trahir sa présence autrement — par un flash de rayons gamma et de rayons cosmiques avant le sursaut — que personne n’a observé. Et le neutrino pourrait tout aussi bien être cosmogénique, ou venir d’un accélérateur ordinaire encore non identifié. Un seul événement n’a jamais valu une preuve. Spéculatif

    À ne pas confondre

    Un distinguo s’impose — et il est facile de trébucher. Le fardeau mémoriel n’a rien à voir avec le rebond quantique des trous blancs, cette autre voie (explorée par Rovelli et ses collègues) où le trou noir se transforme en son image inversée et où des reliques planckiennes pourraient, elles aussi, constituer la matière noire. Deux mécanismes distincts, deux communautés, deux gammes de masse — et le même suspect final : la matière noire. Que deux pistes théoriques indépendantes convergent vers les vestiges de trous noirs est troublant ; ce n’est pas une preuve. Débattu

    Statut. L’évaporation de Hawking est établie théoriquement (jamais observée directement). Le fardeau mémoriel est une hypothèse publiée, discutée, non confirmée — mais elle a le mérite d’être potentiellement testable, notamment par les signatures qu’auraient ces micro-trous noirs dans les observations à venir.

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    Trous noirs primordiaux, reliques et matière noire

    Les dossiers Les Trous Noirs et Les Trous Blancs, dans la collection L’Univers dévoilé, explorent ces deux pistes rivales — et pourquoi il ne faut pas les confondre.

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