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La matière noire est-elle une illusion ?
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La matière noire est-elle une illusion ?

D’après la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, la force gravitationnelle est une conséquence de la courbure de l’espace-temps. Malgré les nombreux succès de cette théorie, les physiciens sont confronté au défi insoluble de la concilier avec la physique quantique. Par ailleurs, de nombreuses observations en cosmologie, non sans lien avec la gravité, ont conduit les chercheurs à supposer que l’Univers contient deux composantes dont la nature reste inconnue, la matière noire et l’énergie sombre. La plupart des physiciens tentent de résoudre ces énigmes en imaginant ce que peuvent être la matière noire et l'énergie sombre, mais d'autres ont choisi de repenser les lois de la relativité générale. C'est le cas d’Erik Verlinde, qui a récemment proposé un changement radical de définition de la force gravitationnelle. Conséquence spectaculaire : dans sa théorie, la matière noire n’est qu’une illusion, résultant de la dynamique qui lie l’énergie sombre et la matière ordinaire. Reste à mettre à l’épreuve cette nouvelle théorie. Pour cela, Margot Browser, de l’université de Leyde, aux Pays-Bas, et son équipe ont analysé l’effet de « lentille gravitationnelle » lié à près de 30 000 galaxies. Cet effet est habituellement interprété comme la déformation de l’espace-temps – et donc de la trajectoire des rayons lumineux émis par les sources d'arrière plan – due à la matière noire entourant ces galaxies, mais la théorie d’Erik Verlinde semble être en accord avec ces observations.

Une pionnière ignorée

L’hypothèse de la matière noire a été émise une première fois dans les années 1930 par l’astronome Fritz Zwicky, puis a été oublié pendant plusieurs décennies avant de revenir sur le devant de la scène grâce aux travaux menés à la fin des années 1960 par l’astronome Vera Rubin. Cette chercheuse, disparue en décembre 2016, a mené une carrière exceptionnelle dans un milieu masculin plutôt hostile (son inscription dans le cursus d’astronomie à Princeton n’a jamais été considérée, la discipline n’étant pas ouverte aux femmes avant 1975 !). Pour de nombreux physiciens, elle aurait du recevoir le prix Nobel pour ses travaux pionniers sur le mouvement de rotation des galaxies spirales, qui ont été à l’origine de l’idée de matière noire. Alors à l’institut Carnegie de Washington, elle a mesuré la vitesse des étoiles dans des galaxies spirales en fonction de leur distance au centre de ces galaxies, avec un spectromètre mis au point par l’astronome Kent Ford. D’après les lois de Newton, cette vitesse devrait décroître à mesure que l’on s’éloigne du centre, sinon la force centrifuge expulserait les astres trop rapides. Or les observations de Vera Rubin montrent que, à partir d’une certaine distance, cette vitesse est relativement constante : les étoiles périphériques tournent plus vite qu'elles ne devraient ! La force gravitationnelle de la matière visible dans les galaxies semble insuffisante pour retenir ces étoiles périphériques. James Peebles, de l’université Princeton, et ses collègues ont alors suggéré que ces galaxies étaient entourées d’un halo sphérique de matière invisible qui n’interagit pas avec la matière ordinaire, et que l’on a nommé matière noire.

Depuis, la matière noire est devenue un ingrédient omniprésent en astronomie et en cosmologie. Elle représente 25 % du contenu de l'Univers, soit cinq fois plus que la matière ordinaire. Elle explique le mouvement de rotation des galaxies spirales mais aussi la dynamique des amas de galaxies, certains effets de lentille gravitationnelle, la formation des grandes structures de l’Univers dans lesquelles se regroupent les galaxies, ou encore le spectre des anisotropies du fond diffus cosmologique, c’est-à-dire la distribution des irrégularités de température dans le premier rayonnement émis par l’Univers, alors qu'il était âgé de 380 000 ans. Mais si la matière noire semble incontournable pour expliquer toutes ces observations, sa nature reste inconnue.

Les expériences tenues en échec

Dans la plupart des modèles, la matière noire est formée de particules exotiques, encore inconnues mais potentiellement observables. Les expériences de détection directe reposent sur l’idée que ces particules de matière noire peuvent interagir – certes très rarement – avec la matière ordinaire. Ainsi, avec un détecteur assez grand et beaucoup de patience, il devrait être possible de voir une particule de matière noire percuter une particule de matière ordinaire. Plusieurs équipes dans le monde améliorent sans cesse leurs détecteurs. Les expériences LUX, aux États-Unis, ou PandaX, en Chine, ont permis de poser des contraintes si fortes sur certains modèles de matière noire, les wimps (Weakly interacting massive particle), que ce type de candidats est maintenant mis en difficulté.

Aucun signal n’a non plus été observé jusqu'à présent dans les accélérateurs de particules, notamment au LHC, où on espère créer de la matière noire lors des collisions de protons à très haute énergie. Ni dans les rayons cosmiques, dont certains pourraient résulter de l'annihilation de particules de matière noire dans des régions du cosmos où elle est présente en quantité. Les résultats de l’expérience AMS – installée dans la Station spatiale internationale –, publiés en décembre 2016 après cinq ans d'observation, pourraient être compatibles avec un wimp d’une masse d’environ un téraélectronvolt, mais il est encore trop tôt pour écarter la possibilité que le signal observé proviennent de pulsars, des étoiles denses en rotation rapide qui émettent un flot de particules.

Bref, aucune expérience n’a pour l’instant livré d'indice solide de l'existence de particules de matière noire. Les modèles les plus simples semblent exclus, mais les physiciens sont encore loin d’avoir éliminé toutes les possibilités.

L’hypothèse de la matière noire est confrontée à d’autres difficultés. Si l’idée a émergé de l'étude des profils de vitesse des galaxies spirales, c’est aussi dans ces structures qu’elle est mise à mal. Par exemple, d’après les simulations numériques, la matière noire devrait s’accumuler à l’excès au centre des galaxies, dans des proportions incompatibles avec les observations. Et, en présence de matière noire, les simulations prévoient la formation de nombreuses petites galaxies satellites autour des galaxies spirales. Or on n’en connaît une vingtaine autour de la Voie lactée, au lieu de plusieurs centaines attendues. Certains physiciens pensent que ce dernier problème est d’ordre observationnel : ces galaxies satellites très peu lumineuses échapperaient encore au regard des astronomes. Une explication renforcée par la découverte en 2015 de 11 galaxies naines.

Par ailleurs, en octobre dernier, Stacy McGaugh, de l’université Case Western Reserve, aux États-Unis, et ses collègues ont comparé, dans 153 galaxies aux caractéristiques très variées, l'accélération centripète (liée à la force gravitationnelle) déduite du profil de vitesse des étoiles visibles et correspondant à l'ensemble de la matière ordinaire plus la matière noire, et la part calculée de l'accélération centripète produite uniquement à partir de la matière ordinaire seule. Ils ont ainsi mis en évidence que ces deux accélérations sont reliées par une formule assez simple. Elles ne sont pas égales, ce qui suggère bien qu'il y a besoin de matière noire pour décrire le profil de vitesse des galaxies spirales. Mais il n'y a pas non plus de raison évidente pour que ces deux accélérations soient corrélées par une relation simple, sachant qu'elles ont été calculées dans des galaxies plus ou moins riches en matière noire. Cela impiquerait un lien entre la distribution de matière ordinaire et celle de matière noire, alors que ces deux composantes interagissent très faiblement, uniquement par l’interaction gravitationnelle (et éventuellement par l’interaction faible). Comment l'expliquer ?

Deux équipes ont déjà montré que des simulations avec de la matière noire pouvaient reproduire la relation mise en évidence par Stacy McGaugh et ses collègues. Elles prennent en compte des effets de rétroaction (ou feedback) de la matière ordinaire sur la matière noire. Reste à montrer que leur résultat est universel et s'applique à de vraies galaxies aux propriétés variées.

Le règne galactique de MOND

En revanche, le résultat de Stacy McGaugh s’accorde parfaitement avec une théorie concurrente à celle la matière noire, la théorie MOND (MOdified Newtonian Dynamics). Celle-ci fut proposée par Mordehai Milgrom, de l’institut Weizmann, en Israël, en 1983. Elle suppose que la deuxième loi de Newton (la somme des forces qui s’applique sur un système est égale au produit de la masse et de l’accélération) n'est plus valable et doit être corrigée lorsque les accélérations sont très faibles, en deçà d’un certain seuil plusieurs ordres de grandeur inférieur à la pesanteur terrestre. Un tel régime serait effectivement en vigueur dans les parties les plus externes des galaxies spirales, et cette gravité modifiée expliquerait le profil de vitesse mesuré par Vera Rubin sans avoir besoin de recourir à la matière noire.

Un autre succès de la théorie MOND est qu’elle retrouve naturellement une loi empirique, dite de Tully-Fisher, qui établit une relation entre la luminosité intrinsèque d’une galaxie spirale et sa vitesse de rotation. Cette relation s’explique parfaitement avec la modification des lois de la dynamique newtonienne, alors qu'elle s’accommode mal de l’hypothèse de la matière noire.

Malheureusement, la théorie MOND (ou ses versions relativistes) n’est pas non plus dénuée de problèmes. Si elle fonctionne bien à l’échelle des galaxies, elle rencontre des difficultés à des échelles plus vastes. Elle ne permet pas de reproduire la dynamique des amas de galaxies sans y ajouter une composante de matière noire. Et il en va de même pour expliquer le spectre des anisotropies du fond diffus cosmologique.

En partant du constat que MOND fonctionne mieux à l’échelle des galaxies et la matière noire aux plus grandes échelles, des physiciens ont proposé diverses approches pour concilier ces théories concurrentes. L’une d’elle a été développée par Justin Khoury, de l’université de Pennsylvanie, en 2014 : la matière noire superfluide. Les superfluides sont des liquides dont la viscosité devient nulle une fois refroidis à des températures assez basses, 2 kelvins (-271 °C) pour l’hélium 4 par exemple. Ces liquides ont donc deux comportements différents, une idée que Justin Khoury a appliqué à la matière noire. Dans son modèle, la matière noire est superfluide dans les galaxies mais à l’échelle des amas de galaxies, elle est trop chaude et perdrait ses propriétés superfluides si bien qu'elle retrouve le comportement de la matière noire classique. D’autres physiciens avaient avancé l’idée de la matière noire superfluide, mais le modèle de Justin Khoury a l’avantage de reproduire parfaitement les prédictions de MOND dans les galaxies sans avoir à modifier la gravité. Dans le Système solaire, la force gravitationnelle est plus intense qu'en moyenne dans la Galaxie, de sorte que la matière noire n'est pas superfluide et on ne devrait donc pas avoir de déviation aux lois newtoniennes, en accord avec les observations.

Gravité émergente

D’autres pistes sont encore bien plus radicales, à l’image de la récente proposition d’Erik Verlinde. Le physicien théoricien de l’université d’Amsterdam n’en est pas à son premier coup d’éclat. En 2010, il avait émis l’hypothèse que la gravité est un phénomène émergent relié à l’entropie. La gravité n’est plus une force fondamentale, mais découle d’une autre structure plus fondamentale de l’Univers. Il y a plusieurs façons d’imaginer une gravité émergente, mais le rapprochement avec la thermodynamique, et en particulier l’entropie, remonte aux travaux de Jacob Bekenstein et Stephen Hawking sur les trous noirs, mais surtout à ceux de Ted Jacobson, qui a montré qu’il était possible de retrouver les lois de la relativité générale en combinant des considérations générales de la thermodynamique avec le principe d’équivalence (les effets d'une accélération sont identiques à ceux d'un champ gravitationnel). Erik Verlinde ajoute à cette idée certains concepts venant de la gravité quantique, tel le principe holographique.

Au cœur de sa théorie, on trouve des bits quantiques, ou qubits. Contrairement à un bit classique qui est soit dans l’état « 0 » soit dans l’état « 1 », un qubit est dans une superposition quantique des états « 0 » et « 1 », pondérés par des coefficients (en termes mathématiques, on parle de la fonction d’onde du qubit). Lorsque l’on mesure l’état du qubit, la fonction d’onde est modifiée (ou « réduite »), la superposition d'états disparaît et le qubit observé prend, de façon aléatoire (avec des probabilités liées aux coefficients de la fonction d’onde), la valeur « 0 » ou la valeur « 1 », comme on s’y attend pour un objet usuel.

Un élément essentiel de la théorie d'Erik Verlinde est la possibilité que les qubits soient intriqués. Deux qubits forment un système intriqué lorsque leurs fonctions d’onde sont liées, et ce même si les qubits sont éloignés l’un de l’autre. Que se passe-t-il lors de la mesure dans un système intriqué ? Considérons par exemple un système intriqué formé de deux qubits dont les états sont toujours opposés quand on les mesure (si l’un vaut « 0 », l’autre vaut « 1 »). Ainsi, si initialement deux qubits intriqués sont des superpositions indéterminées des états « 0 » et « 1 », et que l’on mesure l’état du premier qubit, sa fonction d’onde est réduite et on obtient une valeur de façon aléatoire. Instantanément, l'état de l’autre qubit prend l’état opposé, même si les qubits sont trop éloignés l’un de l’autre pour avoir le temps d’échanger une quelconque information, même à la vitesse de la lumière. Dans la théorie de Verlinde, l’intrication de qubits voisins en un réseau donne naissance à un espace plat. La présence de matière perturbe la structure d’intrication et produit des défauts qui courbent cet espace-temps. La gravité émerge ainsi et se comporte comme prévu par la théorie de la relativité générale.

Dans un article paru en 2016, Erik Verlinde reprend ses idées précédentes et explique comment on obtient une forme d’énergie sombre (la composante qui explique l'expansion accélérée de l'Univers) et comment cette dernière donne l’illusion de la matière noire. L’énergie sombre serait une énergie thermique associée aux intrications de qubits à longue distance. La présence de matière perturberait ces intrications à longue distance, rendant inopérante l’énergie sombre dans les régions où la matière est présente. En revanche, dans ces zones, l’énergie sombre essaye de se ré-établir en exerçant une force sur la matière qui serait équivalente à une force gravitationnelle supplémentaire, celle que l’on attribue à la matière noire.

Erik Verlinde a calculé que cet effet commencerait à être perceptible à l’échelle des galaxies et influerait la courbe de rotation des galaxies spirales. Il retrouve ainsi la loi de Tully-Fisher et de façon plus générale toutes les relations de la théorie MOND introduites de façon ad hoc par Mordehai Milgrom en 1983. Plus fort encore, il retrouve le coefficient d’accélération de la théorie MOND à partir duquel le régime newtonien n'est plus valable.

L’idée est séduisante. Il reste cependant beaucoup à faire. L’article d’Erik Verlinde est loin de proposer une théorie complète et de nombreuses difficultés des modèles de gravité émergente ne sont pas discutées. Et même certains tests de la théorie de la relativité générale (une théorie très bien éprouvée par ailleurs) ne sont pas vérifiés.

La théorie de Verlinde face aux observations

La théorie d'Erik Verlinde doit encore être examinée de près. Elle doit notamment reproduire toutes les observations expliquées par la présence de matière noire ou MOND. Une première étape semble avoir été franchie par Margot Browser et ses collègues. Ils ont étudié 33 613 galaxies qui déforment l’image des galaxies en arrière plan par effet de lentille gravitationnelle faible, tel que le prédit la relativité générale. Les chercheurs ont comparé la mesure de la masse des galaxies qui servent de lentille avec les prédictions de la théorie de gravité émergente de Verlinde sur la déformation des galaxies d’arrière plan. Les chercheurs trouvent un bon accord entre les observations et les calculs. Ceux-ci corroborent également des résultats similaires réalisés par Mordehai Milgrom en 2013 dans le contexte de MOND. Une autre équipe, rassemblant des chercheurs d'Italie, de France et de Suisse, a comparé, pour les amas de galaxies Abell 2142 et Abell 2319, les observations et la distribution de matière calculée à partir de la théorie de Verlinde, et là aussi, l'accord est bon.

Le plus grand défi à relever pour la théorie d'Erick Verlinde sera celui du spectre des anisotropies du fond diffus cosmologique. Ces fluctuations de température sont la marque des conditions régnant dans le cosmos à l’époque. En particulier, ce spectre indique comment le plasma primordial oscillait sous l'effet de la contraction imposée par la force gravitationnelle et de la répulsion engendrée par la pression des photons. Et c’est avec l’hypothèse de la matière noire – qui contribuait à la contraction – que l’on décrit le mieux le spectre des anisotropies mesuré par diverses expériences, notamment par le satellite Planck. Pour la théorie MOND et ses variantes relativistes, reproduire le spectre des anisotropies est une gageure. Selon Erik Verlinde, sa théorie pourrait y parvenir puisqu’elle contient de la matière et un comportement de gravitation attractive pour l’énergie sombre. Cependant, à l’heure actuelle, le physicien n’a pas développé une théorie dynamique qui prend en compte l’évolution de l’Univers. Sa description restitue les conditions actuelles où la densité d’énergie du cosmos est dominée par l’énergie sombre, mais ce n’était pas le cas à l’époque de l’émission du fond diffus cosmologique.

Alors la matière noire est-elle une illusion ? La question est loin d’être tranchée...


Source : Pour la science
Crédit : Shutterstock.com/Maxim Grek

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La matière noire est-elle une illusion ?

D’après la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, la force gravitationnelle est une conséquence de la courbure de l’espace-temps. Malgré les nombreux succès de cette théorie, les physiciens sont confronté au défi insoluble de la concilier avec la physique quantique. Par ailleurs, de nombreuses observations en cosmologie, non sans lien avec la gravité, ont conduit les chercheurs à supposer que l’Univers contient deux composantes dont la nature reste inconnue, la matière noire et l’énergie sombre. La plupart des physiciens tentent de résoudre ces énigmes en imaginant ce que peuvent être la matière noire et l'énergie sombre, mais d'autres ont choisi de repenser les lois de la relativité générale. C'est le cas d’Erik Verlinde, qui a récemment proposé un changement radical de définition de la force gravitationnelle. Conséquence spectaculaire : dans sa théorie, la matière noire n’est qu’une illusion, résultant de la dynamique qui lie l’énergie sombre et la matière ordinaire. Reste à mettre à l’épreuve cette nouvelle théorie. Pour cela, Margot Browser, de l’université de Leyde, aux Pays-Bas, et son équipe ont analysé l’effet de « lentille gravitationnelle » lié à près de 30 000 galaxies. Cet effet est habituellement interprété comme la déformation de l’espace-temps – et donc de la trajectoire des rayons lumineux émis par les sources d'arrière plan – due à la matière noire entourant ces galaxies, mais la théorie d’Erik Verlinde semble être en accord avec ces observations.

Une pionnière ignorée

L’hypothèse de la matière noire a été émise une première fois dans les années 1930 par l’astronome Fritz Zwicky, puis a été oublié pendant plusieurs décennies avant de revenir sur le devant de la scène grâce aux travaux menés à la fin des années 1960 par l’astronome Vera Rubin. Cette chercheuse, disparue en décembre 2016, a mené une carrière exceptionnelle dans un milieu masculin plutôt hostile (son inscription dans le cursus d’astronomie à Princeton n’a jamais été considérée, la discipline n’étant pas ouverte aux femmes avant 1975 !). Pour de nombreux physiciens, elle aurait du recevoir le prix Nobel pour ses travaux pionniers sur le mouvement de rotation des galaxies spirales, qui ont été à l’origine de l’idée de matière noire. Alors à l’institut Carnegie de Washington, elle a mesuré la vitesse des étoiles dans des galaxies spirales en fonction de leur distance au centre de ces galaxies, avec un spectromètre mis au point par l’astronome Kent Ford. D’après les lois de Newton, cette vitesse devrait décroître à mesure que l’on s’éloigne du centre, sinon la force centrifuge expulserait les astres trop rapides. Or les observations de Vera Rubin montrent que, à partir d’une certaine distance, cette vitesse est relativement constante : les étoiles périphériques tournent plus vite qu'elles ne devraient ! La force gravitationnelle de la matière visible dans les galaxies semble insuffisante pour retenir ces étoiles périphériques. James Peebles, de l’université Princeton, et ses collègues ont alors suggéré que ces galaxies étaient entourées d’un halo sphérique de matière invisible qui n’interagit pas avec la matière ordinaire, et que l’on a nommé matière noire.

Depuis, la matière noire est devenue un ingrédient omniprésent en astronomie et en cosmologie. Elle représente 25 % du contenu de l'Univers, soit cinq fois plus que la matière ordinaire. Elle explique le mouvement de rotation des galaxies spirales mais aussi la dynamique des amas de galaxies, certains effets de lentille gravitationnelle, la formation des grandes structures de l’Univers dans lesquelles se regroupent les galaxies, ou encore le spectre des anisotropies du fond diffus cosmologique, c’est-à-dire la distribution des irrégularités de température dans le premier rayonnement émis par l’Univers, alors qu'il était âgé de 380 000 ans. Mais si la matière noire semble incontournable pour expliquer toutes ces observations, sa nature reste inconnue.

Les expériences tenues en échec

Dans la plupart des modèles, la matière noire est formée de particules exotiques, encore inconnues mais potentiellement observables. Les expériences de détection directe reposent sur l’idée que ces particules de matière noire peuvent interagir – certes très rarement – avec la matière ordinaire. Ainsi, avec un détecteur assez grand et beaucoup de patience, il devrait être possible de voir une particule de matière noire percuter une particule de matière ordinaire. Plusieurs équipes dans le monde améliorent sans cesse leurs détecteurs. Les expériences LUX, aux États-Unis, ou PandaX, en Chine, ont permis de poser des contraintes si fortes sur certains modèles de matière noire, les wimps (Weakly interacting massive particle), que ce type de candidats est maintenant mis en difficulté.

Aucun signal n’a non plus été observé jusqu'à présent dans les accélérateurs de particules, notamment au LHC, où on espère créer de la matière noire lors des collisions de protons à très haute énergie. Ni dans les rayons cosmiques, dont certains pourraient résulter de l'annihilation de particules de matière noire dans des régions du cosmos où elle est présente en quantité. Les résultats de l’expérience AMS – installée dans la Station spatiale internationale –, publiés en décembre 2016 après cinq ans d'observation, pourraient être compatibles avec un wimp d’une masse d’environ un téraélectronvolt, mais il est encore trop tôt pour écarter la possibilité que le signal observé proviennent de pulsars, des étoiles denses en rotation rapide qui émettent un flot de particules.

Bref, aucune expérience n’a pour l’instant livré d'indice solide de l'existence de particules de matière noire. Les modèles les plus simples semblent exclus, mais les physiciens sont encore loin d’avoir éliminé toutes les possibilités.

L’hypothèse de la matière noire est confrontée à d’autres difficultés. Si l’idée a émergé de l'étude des profils de vitesse des galaxies spirales, c’est aussi dans ces structures qu’elle est mise à mal. Par exemple, d’après les simulations numériques, la matière noire devrait s’accumuler à l’excès au centre des galaxies, dans des proportions incompatibles avec les observations. Et, en présence de matière noire, les simulations prévoient la formation de nombreuses petites galaxies satellites autour des galaxies spirales. Or on n’en connaît une vingtaine autour de la Voie lactée, au lieu de plusieurs centaines attendues. Certains physiciens pensent que ce dernier problème est d’ordre observationnel : ces galaxies satellites très peu lumineuses échapperaient encore au regard des astronomes. Une explication renforcée par la découverte en 2015 de 11 galaxies naines.

Par ailleurs, en octobre dernier, Stacy McGaugh, de l’université Case Western Reserve, aux États-Unis, et ses collègues ont comparé, dans 153 galaxies aux caractéristiques très variées, l'accélération centripète (liée à la force gravitationnelle) déduite du profil de vitesse des étoiles visibles et correspondant à l'ensemble de la matière ordinaire plus la matière noire, et la part calculée de l'accélération centripète produite uniquement à partir de la matière ordinaire seule. Ils ont ainsi mis en évidence que ces deux accélérations sont reliées par une formule assez simple. Elles ne sont pas égales, ce qui suggère bien qu'il y a besoin de matière noire pour décrire le profil de vitesse des galaxies spirales. Mais il n'y a pas non plus de raison évidente pour que ces deux accélérations soient corrélées par une relation simple, sachant qu'elles ont été calculées dans des galaxies plus ou moins riches en matière noire. Cela impiquerait un lien entre la distribution de matière ordinaire et celle de matière noire, alors que ces deux composantes interagissent très faiblement, uniquement par l’interaction gravitationnelle (et éventuellement par l’interaction faible). Comment l'expliquer ?

Deux équipes ont déjà montré que des simulations avec de la matière noire pouvaient reproduire la relation mise en évidence par Stacy McGaugh et ses collègues. Elles prennent en compte des effets de rétroaction (ou feedback) de la matière ordinaire sur la matière noire. Reste à montrer que leur résultat est universel et s'applique à de vraies galaxies aux propriétés variées.

Le règne galactique de MOND

En revanche, le résultat de Stacy McGaugh s’accorde parfaitement avec une théorie concurrente à celle la matière noire, la théorie MOND (MOdified Newtonian Dynamics). Celle-ci fut proposée par Mordehai Milgrom, de l’institut Weizmann, en Israël, en 1983. Elle suppose que la deuxième loi de Newton (la somme des forces qui s’applique sur un système est égale au produit de la masse et de l’accélération) n'est plus valable et doit être corrigée lorsque les accélérations sont très faibles, en deçà d’un certain seuil plusieurs ordres de grandeur inférieur à la pesanteur terrestre. Un tel régime serait effectivement en vigueur dans les parties les plus externes des galaxies spirales, et cette gravité modifiée expliquerait le profil de vitesse mesuré par Vera Rubin sans avoir besoin de recourir à la matière noire.

Un autre succès de la théorie MOND est qu’elle retrouve naturellement une loi empirique, dite de Tully-Fisher, qui établit une relation entre la luminosité intrinsèque d’une galaxie spirale et sa vitesse de rotation. Cette relation s’explique parfaitement avec la modification des lois de la dynamique newtonienne, alors qu'elle s’accommode mal de l’hypothèse de la matière noire.

Malheureusement, la théorie MOND (ou ses versions relativistes) n’est pas non plus dénuée de problèmes. Si elle fonctionne bien à l’échelle des galaxies, elle rencontre des difficultés à des échelles plus vastes. Elle ne permet pas de reproduire la dynamique des amas de galaxies sans y ajouter une composante de matière noire. Et il en va de même pour expliquer le spectre des anisotropies du fond diffus cosmologique.

En partant du constat que MOND fonctionne mieux à l’échelle des galaxies et la matière noire aux plus grandes échelles, des physiciens ont proposé diverses approches pour concilier ces théories concurrentes. L’une d’elle a été développée par Justin Khoury, de l’université de Pennsylvanie, en 2014 : la matière noire superfluide. Les superfluides sont des liquides dont la viscosité devient nulle une fois refroidis à des températures assez basses, 2 kelvins (-271 °C) pour l’hélium 4 par exemple. Ces liquides ont donc deux comportements différents, une idée que Justin Khoury a appliqué à la matière noire. Dans son modèle, la matière noire est superfluide dans les galaxies mais à l’échelle des amas de galaxies, elle est trop chaude et perdrait ses propriétés superfluides si bien qu'elle retrouve le comportement de la matière noire classique. D’autres physiciens avaient avancé l’idée de la matière noire superfluide, mais le modèle de Justin Khoury a l’avantage de reproduire parfaitement les prédictions de MOND dans les galaxies sans avoir à modifier la gravité. Dans le Système solaire, la force gravitationnelle est plus intense qu'en moyenne dans la Galaxie, de sorte que la matière noire n'est pas superfluide et on ne devrait donc pas avoir de déviation aux lois newtoniennes, en accord avec les observations.

Gravité émergente

D’autres pistes sont encore bien plus radicales, à l’image de la récente proposition d’Erik Verlinde. Le physicien théoricien de l’université d’Amsterdam n’en est pas à son premier coup d’éclat. En 2010, il avait émis l’hypothèse que la gravité est un phénomène émergent relié à l’entropie. La gravité n’est plus une force fondamentale, mais découle d’une autre structure plus fondamentale de l’Univers. Il y a plusieurs façons d’imaginer une gravité émergente, mais le rapprochement avec la thermodynamique, et en particulier l’entropie, remonte aux travaux de Jacob Bekenstein et Stephen Hawking sur les trous noirs, mais surtout à ceux de Ted Jacobson, qui a montré qu’il était possible de retrouver les lois de la relativité générale en combinant des considérations générales de la thermodynamique avec le principe d’équivalence (les effets d'une accélération sont identiques à ceux d'un champ gravitationnel). Erik Verlinde ajoute à cette idée certains concepts venant de la gravité quantique, tel le principe holographique.

Au cœur de sa théorie, on trouve des bits quantiques, ou qubits. Contrairement à un bit classique qui est soit dans l’état « 0 » soit dans l’état « 1 », un qubit est dans une superposition quantique des états « 0 » et « 1 », pondérés par des coefficients (en termes mathématiques, on parle de la fonction d’onde du qubit). Lorsque l’on mesure l’état du qubit, la fonction d’onde est modifiée (ou « réduite »), la superposition d'états disparaît et le qubit observé prend, de façon aléatoire (avec des probabilités liées aux coefficients de la fonction d’onde), la valeur « 0 » ou la valeur « 1 », comme on s’y attend pour un objet usuel.

Un élément essentiel de la théorie d'Erik Verlinde est la possibilité que les qubits soient intriqués. Deux qubits forment un système intriqué lorsque leurs fonctions d’onde sont liées, et ce même si les qubits sont éloignés l’un de l’autre. Que se passe-t-il lors de la mesure dans un système intriqué ? Considérons par exemple un système intriqué formé de deux qubits dont les états sont toujours opposés quand on les mesure (si l’un vaut « 0 », l’autre vaut « 1 »). Ainsi, si initialement deux qubits intriqués sont des superpositions indéterminées des états « 0 » et « 1 », et que l’on mesure l’état du premier qubit, sa fonction d’onde est réduite et on obtient une valeur de façon aléatoire. Instantanément, l'état de l’autre qubit prend l’état opposé, même si les qubits sont trop éloignés l’un de l’autre pour avoir le temps d’échanger une quelconque information, même à la vitesse de la lumière. Dans la théorie de Verlinde, l’intrication de qubits voisins en un réseau donne naissance à un espace plat. La présence de matière perturbe la structure d’intrication et produit des défauts qui courbent cet espace-temps. La gravité émerge ainsi et se comporte comme prévu par la théorie de la relativité générale.

Dans un article paru en 2016, Erik Verlinde reprend ses idées précédentes et explique comment on obtient une forme d’énergie sombre (la composante qui explique l'expansion accélérée de l'Univers) et comment cette dernière donne l’illusion de la matière noire. L’énergie sombre serait une énergie thermique associée aux intrications de qubits à longue distance. La présence de matière perturberait ces intrications à longue distance, rendant inopérante l’énergie sombre dans les régions où la matière est présente. En revanche, dans ces zones, l’énergie sombre essaye de se ré-établir en exerçant une force sur la matière qui serait équivalente à une force gravitationnelle supplémentaire, celle que l’on attribue à la matière noire.

Erik Verlinde a calculé que cet effet commencerait à être perceptible à l’échelle des galaxies et influerait la courbe de rotation des galaxies spirales. Il retrouve ainsi la loi de Tully-Fisher et de façon plus générale toutes les relations de la théorie MOND introduites de façon ad hoc par Mordehai Milgrom en 1983. Plus fort encore, il retrouve le coefficient d’accélération de la théorie MOND à partir duquel le régime newtonien n'est plus valable.

L’idée est séduisante. Il reste cependant beaucoup à faire. L’article d’Erik Verlinde est loin de proposer une théorie complète et de nombreuses difficultés des modèles de gravité émergente ne sont pas discutées. Et même certains tests de la théorie de la relativité générale (une théorie très bien éprouvée par ailleurs) ne sont pas vérifiés.

La théorie de Verlinde face aux observations

La théorie d'Erik Verlinde doit encore être examinée de près. Elle doit notamment reproduire toutes les observations expliquées par la présence de matière noire ou MOND. Une première étape semble avoir été franchie par Margot Browser et ses collègues. Ils ont étudié 33 613 galaxies qui déforment l’image des galaxies en arrière plan par effet de lentille gravitationnelle faible, tel que le prédit la relativité générale. Les chercheurs ont comparé la mesure de la masse des galaxies qui servent de lentille avec les prédictions de la théorie de gravité émergente de Verlinde sur la déformation des galaxies d’arrière plan. Les chercheurs trouvent un bon accord entre les observations et les calculs. Ceux-ci corroborent également des résultats similaires réalisés par Mordehai Milgrom en 2013 dans le contexte de MOND. Une autre équipe, rassemblant des chercheurs d'Italie, de France et de Suisse, a comparé, pour les amas de galaxies Abell 2142 et Abell 2319, les observations et la distribution de matière calculée à partir de la théorie de Verlinde, et là aussi, l'accord est bon.

Le plus grand défi à relever pour la théorie d'Erick Verlinde sera celui du spectre des anisotropies du fond diffus cosmologique. Ces fluctuations de température sont la marque des conditions régnant dans le cosmos à l’époque. En particulier, ce spectre indique comment le plasma primordial oscillait sous l'effet de la contraction imposée par la force gravitationnelle et de la répulsion engendrée par la pression des photons. Et c’est avec l’hypothèse de la matière noire – qui contribuait à la contraction – que l’on décrit le mieux le spectre des anisotropies mesuré par diverses expériences, notamment par le satellite Planck. Pour la théorie MOND et ses variantes relativistes, reproduire le spectre des anisotropies est une gageure. Selon Erik Verlinde, sa théorie pourrait y parvenir puisqu’elle contient de la matière et un comportement de gravitation attractive pour l’énergie sombre. Cependant, à l’heure actuelle, le physicien n’a pas développé une théorie dynamique qui prend en compte l’évolution de l’Univers. Sa description restitue les conditions actuelles où la densité d’énergie du cosmos est dominée par l’énergie sombre, mais ce n’était pas le cas à l’époque de l’émission du fond diffus cosmologique.

Alors la matière noire est-elle une illusion ? La question est loin d’être tranchée...


Source : Pour la science
Crédit : Shutterstock.com/Maxim Grek

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

07 - Ardèche

►Jusqu'à 31 août

WOW SAFARI PEAUGRES
“SUR LES TRACES DES GÉANTS DISPARUS”

Vivez une expérience inédite, ludique et immersive.  plus de 50 créatures préhistoriques à taille réelle surgissent au détour des allées, dans un dialogue inédit avec les animaux vivants qui les entourent. Un événement exceptionnel inclus dans le billet d’entrée du parc.

Wow Safari Peaugres
07340 Peaugres
04 75 33 00 32
www.safari-peaugres.com

11 - Aude

►Jusqu'au 3 janvier 2027

PARCOURS D'ART CONTEMPORAIN
"LE SOUFFLE DU TEMPS" 

Le musée Narbo Via invite du 19 mai 2026 au 3 janvier 2027, l’artiste franco-chinoise Jiang Qiong Er à investir son parcours permanent avec « Le Souffle du Temps », un parcours d’art contemporain pensé comme un dialogue inédit entre création contemporaine et patrimoine antique. 

Musée Narbo Via
2 avenue André Mècle
11100 Narbonne
04 68 90 28 90
https://narbovia.fr/accueil/visiter/visiter-le-musee

17 - Charente-Maritime

►A partir du 25 septembre 

EXPOSITION
"AU POSTE DE PLONGÉE ! L’AVENTURE DES PREMIERS SUBMERSIBLES"

Place forte de la construction navale aux XVIIe et XVIIIe siècles, l'arsenal de Rochefort a poursuivi ses activités aux XIXe et XXe siècles en se spécialisant dans la construction de petites unités (sous‑marins, torpilleurs, contre-torpilleurs). Les visiteurs découvriront une histoire faite d'expérimentations, d'échecs, d'erreurs, de tâtonnements et d'essais renouvelés pour pousser toujours plus loin l'innovation. 

Musée national de la Marine
Hôtel de Cheusses 
1 place de la Gallissonnière
17300 Rochefort 
05 46 99 86 57
www.musee-marine.fr/nos-musees/rochefort.html

21 - Côte-d'Or

►Jusqu'au 3 janvier 2027

EXPOSITION
"VIVANTS !" UNE AVENTURE COLLECTIVE

Plongez au coeur du vivant avec une exposition résolument pop et passionnante ! En famille ou entre amis, partez à la rencontre de "nos voisins de planète" : animaux, végétaux… jusqu’aux micro-organismes les plus invisibles ! Découvrez les liens étonnants, souvent insoupçonnés, qui nous connectent à eux et rendent nos existences mutuellement interdépendantes.

Le Jardin de l'Arquebuse
1 avenue Albert 1er & 14 rue Jehan de Marville (Parc de l’Arquebuse)
21000 Dijon
03 80 48 82 00
www.ma-nature.dijon.fr

25 - Doubs

►Jusqu'au 14 février 2027

EXPOSITION 
"MYSTIFICATION" - ARCHITECTURE ET CINÉMA, LA QUÊTE DE L’ILLUSION

À une époque où les frontières entre le réel et la fiction sont brouillées, l’architecture et le cinéma se rencontrent pour vous inviter à une expérience visuelle immersive à travers l’art de l’illusion.

Saline royale
Grande Rue
25610 Arc et Senans
03 81 54 45 13
www.salineroyale.com

►Jusqu'au 18 octobre 

FESTIVAL DES JARDINS
"LES INSECTES : LE MONDE DE LA MÉTAMORPHOSE"

Dans les nouveaux jardins du Festival, découvrez un monde visible et fascinant : la beauté des papillons, la mécanique des lucarnes, la cruauté de l’élégante mante religieuse, le vol imposant de l’abeille charpentière ou encore les libellules d’un autre temps…

Saline royale
Grande Rue
25610 Arc et Senans
03 81 54 45 13
www.salineroyale.com

29 - Finistère

►Jusqu'au 7 mars 2027

EXPOSITION 
"LE DESSOUS DES MERS. L’AVENTURE DE LA CARTOGRAPHIE SOUS-MARINE"

Des premières cartes marines, peuplées de monstres et de créatures mystérieuses, jusqu’aux modélisations 3D des fonds marins, le parcours retrace cinq siècles d’innovations visant à mesurer, analyser et représenter ces territoires longtemps restés invisibles.

Musée national de la Marine
Château de Brest
Rue du château 
29200 Brest
02 98 22 12 39
www.musee-marine.fr/nos-musees/brest.html

31 - Haute-Garonne

►Dès le 25 juin

LÀ OÙ VOUS POUVEZ VOIR UN BELUGA !
MUSÉE AEROSCOPIA

C’est un nouvel emblème de l’aéronautique européenne qui rejoint officiellement les collections du musée aeroscopia. Le "Beluga" ST n°4 F-GSTD, Airbus A300-600 Super Transporter, fait désormais partie du patrimoine conservé par le musée, qui devient à ce jour, l’unique établissement au monde à exposer un Beluga ST.

Musée Aeroscopia
1 allée André Turcat
31700 Blagnac
www.aeroscopia.fr

38 - Isère

►Jusqu'au 31 juillet 2027

EXPOSITION
"ARCABAS RÉTROSPECTIVE"

À l’occasion du centenaire de la naissance d’Arcabas (1926-2018), le musée Hébert lui consacre une rétrospective inédite et invite à poser un regard nouveau sur l’univers de l’artiste. Réunissant plus de 80 œuvres - peintures, estampes, archives et objets personnels, cette exposition met en lumière l’incroyable richesse de la carrière du peintre.

Musée arcabas en Chartreuse
Eglise de Saint-Hugues
38380 Saint-Pierre-de-Chartreuse
04 76 88 65 01
https://musees.isere.fr

►Jusqu'au 29 mars 2027

EXPOSITION
"LES FORMES DE L'EAU"

Présente dans la nature sous des formes multiples, l’eau constitue une source d’inspiration inépuisable pour les artistes. Dans l’œuvre d’Arcabas, à travers une quinzaine d’œuvres mêlant motifs figuratifs et abstraits, la beauté des phénomènes naturels se révèle et les émotions suscitées par les multiples métamorphoses de l’eau sont suggérées avec finesse. 

Musée arcabas en Chartreuse
Eglise de Saint-Hugues
38380 Saint-Pierre-de-Chartreuse
04 76 88 65 01
https://musees.isere.fr

39 - Vosges

►Jusqu'au 28 août

"LA RUEE VERS L'OR BLANC"

Offrez à vos enfants une visite ludique et interactive autour du monde fascinant du sel. Un parcours guidé spécialement conçu pour les enfants de 6 à 11 ans, suivi de deux ateliers participatifs : atelier d’évaporation et de tirage de sel. Une expérience amusante pour apprendre, expérimenter et repartir avec plein de découvertes !

La Grande Saline
3 place des salines
39110 Salins-les-Bains
03 84 73 10 92
www.grande-saline.com

42 - Loire

►Août  

ANIMATIONS VACANCES
MUSÉE DU TISSAGE ET DE LA SOIERIE

Avec des animaux, des insectes, des démonstrations et de la créativité. Il y en a pour tous les goûts ! Création d'attrape-rêves, du cocon au tissu, la laine s'en mêle, tableau en tissus... 

Musée du tissage et de la soierie
125 Place Vaucanson
42510 Bussières
04 77 27 33 95 
www.museedutissage.com

►Jusqu'au 15 novembre

EXPOSITION
"REMAILLER - LA MÉMOIRE VIVE DU TEXTILE EN ROANNAIS"

Conçue par Elodie Guyot, photographe passionnée originaire de St-Jodard, cette exposition rend hommage aux anciennes ouvrières en bonneterie roannaise. Leurs portraits se croisent avec ceux des élèves en filière Métiers de la mode du Lycée Carnot à Roanne. Focus aussi sur l'une des dernières entreprises de tricotage roannaise : Henitex Bel Maille. 

Musée du tissage et de la soierie
125 Place Vaucanson
42510 Bussières
04 77 27 33 95 
www.museedutissage.com

43 - Haute-Loire

►Jusqu'au 18 octobre 

EXPOSITION
"HENRI MATISSE DANS L’AVENTURE DU TISSU"

Le passé de Matisse illustre bien son attachement aux tissus. D'une famille de tisserands, l’artiste collectionne d'abord les tissus de sa région avant de l'ouvrir sur des productions extra européennes. Plus d'une centaine d'œuvres, estampes, dessins, peintures et textiles notamment de la Fondation Matisse, Collection David Nahmad et de musées français.

Le Doyenné
Place Lafayette
43100 Brioude 
04 71 74 51 34
https://ledoyenne-brioude.fr

56 - Morbihan

►Jusqu'au 15 novembre 2026

EXPOSITION
"MACHINES DES MERS : LES INVENTIONS (EXTRAORDINAIRES) D’HENRI DUPUY DE LÔME" 

Une immersion au cœur des grandes innovations qui ont transformé la Marine française dans la seconde moitié du XIXe siècle. Généralisation de la machine à vapeur, développement de l'électricité, apparition d'une artillerie plus performante, avènement des bâtiments cuirassés : autant d'avancées qui ont permis d'affirmer la puissance navale de la France, et auxquelles Dupuy de Lôme a contribué de manière décisive.

Musée national de la Marine
Citadelle de Port-Louis
56290 Port-Louis
02 97 82 56 72
www.musee-marine.fr/nos-musees/port-louis.html

57 - Moselle

►Jusqu'au 28 septembre

EXPOSITION
"FRANÇOIS MORELLET"

Inaugurant le centenaire de la naissance de François Morellet (1926-2016), le Centre Pompidou-Metz présente une rétrospective en 100 œuvres allant de 1941 à 2016, la plus complète jamais réalisée à ce jour.

Centre Pompidou-Metz
1 parvis des Droits-de-l'Homme 
57000 Metz 
03 87 15 17 17
www.centrepompidou-metz.fr

59 - Nord

►Jusqu'au 17 janvier 2027

EXPOSITION
"CROQUE COULEURS"

Des couleurs qui jouent un rôle dans la façon de se comporter, de s’exprimer, de vivre en société. Et si l’on prenait le temps de les observer et de les explorer. Grâce à un parcours interactif, ludique et sensoriel, les enfants expérimentent les phénomènes de perception des couleurs et jouent avec leurs symboliques.

Forum des Sciences
1 place François Mitterrand
59650 Villeneuve d'Ascq
03 59 73 96 00
https://forumdepartementaldessciences.fr

61 - Orne

►Jusqu'au 20 septembre

EXPOSITION
"FRAGMENTS DE PERCHE"

Cette première exposition constituera le point de départ du cycle. Elle proposera une immersion au cœur du Perche, terre natale de celles et ceux qui ont quitté leur région pour traverser l’Atlantique. À travers paysages, gestes du quotidien, objets, récits et repères historiques, elle permettra de mieux comprendre ce qui, ici, a façonné les futurs migrants.

Les Muséales
15 rue du Quebec
61190 Tourouvre-au-Perche
02 33 25 55 55
www.musealesdetourouvre.fr

►Jusqu'au 2 octobre 2026

EXPOSITION
"INVITATION AUX VOYAGES"

Avec cette seconde proposition, l’équipe des Muséales souhaite offrir une exposition plus sensorielle et immersive, brouillant les frontières entre réel et imaginaire. Loin d’un récit figé ou d’une simple évocation historique, le voyage y sera abordé comme une expérience intime, émotionnelle et universelle, laissant à chacun la liberté de son interprétation.

Les Muséales
15 rue du Quebec
61190 Tourouvre-au-Perche
02 33 25 55 55
www.musealesdetourouvre.fr

63 - Puy-de-Dôme

►Jusqu'au 31 octobre 

EXPOSITION
"TRÉSORS DE LA TERRE D'AUVERGNE"

L’Auvergne, terre de volcans et de contrastes, abrite une richesse géologique exceptionnelle qui en fait un véritable musée de Minéralogie à ciel ouvert. À travers une exposition inédite, le Musée régional d’Auvergne invite le public à plonger dans la relation intime entre l’Homme et les minéraux. Les visiteurs découvriront plus de 80 spécimens de roches et de minéraux issus du territoire auvergnat.

Musée régional d’Auvergne
10 bis rue Delille
63200 Riom
04 73 38 17 31 
www.rlv.eu/decouvrir/musees/musee-regional-dauvergne-1

►Jusqu'au 3 janvier 2027

EXPOSITION 
"LUMIÈRE SCULPTÉE" - ÉMILIE LEMARDELEY

Le musée Mandet consacre son exposition à Émilie Lemardeley, artiste et designer dont l’œuvre se situe à la frontière du visible et du vibratoire. Intitulée Lumière sculptée, l’exposition réunit un ensemble inédit de pièces en verre soufflé et bronze, deux matériaux que l’artiste approche avec la patience d’un artisan et l’imaginaire d’une conteuse.

Musée Mandet
14 rue de l’Hôtel de Ville
63200 Riom
04 73 38 18 53
www.rlv.eu/decouvrir/musees/musee-mandet-1

67 - Bas-Rhin

►Août

"SUR LES TRACES DU PASSÉ"

A travers une série d’ateliers, de visites et de projections, plongez dans l’univers fascinant de la préhistoire. Initiez-vous à la fouille paléontologique, explorez l’évolution des espèces, identifiez des ancêtres communs et apprenez à mieux comprendre la classification du vivant. Une aventure immersive et captivante au cœur de notre histoire !

Le Vaisseau
1 bis rue Philippe Dollinger 
67100 Strasbourg
03 69 33 26 69
www.levaisseau.com

►Jusqu'au 1er novembre

EXPOSITION
"CRISTALLISATION"

Depuis 2011, la Maison Lalique s’associe à de grands noms de la création moderne et contemporaine. Pour célébrer les quinze ans de Lalique Art, l’exposition Cristallisation offre une rétrospective de ces collaborations d’exception, révélant les œuvres et leur genèse artistique. 

Musée Lalique
40 rue du Hochberg
67290 Wingen-sur-Moder
03 88 89 08 14
www.musee-lalique.com

68 -Haut-Rhin

►Jusqu'au 20 septembre

EXPOSITION
"TEMPESTA"

L'exposition Tempesta est une réflexion sur la sculpture contemporaine. Elle rassemble des œuvres d’artistes majeurs tels que Julius von Bismarck, Josh Kline, Jos Näpflin, Vittorio Santoro, Tenant of Culture, Andreas Waldmeier et Annie Wan Lai-kuen. 

Fondation Fernet-Branca
2 rue du Ballon
68300 Saint-Louis
03 89 69 10 77
www.fondationfernet-branca.org

 

74 - Haute-Savoie

►Le 5 septembre

"FÊTE PRÉHISTO"
MUSÉE DE PRÉHISTOIRE DE SCIEZ

Au programme pour les familles et les curieux. : des ateliers, des démonstrations, des découvertes et de la bonne humeur pour apprendre en s'amusant, s'initier à des savoir-faire ancestraux et laisser parler sa créativité.

Musée de Préhistoire et Géologie
207 route du Moulin de la Glacière
74140 Sciez-sur-Léman
04 50 72 60 53
www.musee-prehistoire-sciez.com

75 - Paris

►Août

VOS VACANCES AU MUAM

Pendant les vacances d'été, place à la découverte et à la créativité… en famille ! Le musée vous propose une programmation riche et accessible à tous : des visites guidées pour explorer nos collections, des ateliers pour expérimenter et créer ainsi que des contes pour éveiller l’imaginaire des petits et des grands…

Musée des Arts et Métiers
60 rue Réaumur
75003 Paris
01 53 01 82 63
www.arts-et-metiers.net

►Jusqu'au 30 août

EXPOSITION
"NOA ESHKOL, 1924-2007. DANSE ET COMPOSITIONS"

Le mahJ présente la première exposition en France consacrée à l’artiste israélienne Noa Eshkol (Degania, 1924 – Holon, 2007). Pionnière de la danse moderne, chorégraphe, elle fut aussi une prodigieuse artiste textile. L’exposition met en lumière son œuvre des années 1950 aux années 2000, de ses compositions chorégraphiques à ses célèbres Wall carpets, à travers dessins, photographies et vidéos.

Musée d’art et d’histoire du Judaïsme
71 rue du Temple
75001 Paris
01 53 01 86 53
www.mahj.org

►Du 22 septembre 2026 au 1er août 2027

EXPOSITION
"LADY LIBERTY. DE LA SUEUR, DE L’AUDACE, DU GÉNIE"

La Statue de la Liberté est un chef-d’œuvre d’ingéniosité… à la française ! À l’occasion du 250e anniversaire de la Déclaration d’Indépendance des États-Unis, le MuAM vous invite à plonger dans les coulisses de ce chantier exceptionnel, à travers un parcours de visite inédit et immersif. Entre projections vidéo, dispositifs 3D et décors réels, entrez dans les coulisses d’une œuvre façonnée dans la sueur, animée par l’audace et portée par le génie.

Musée des Arts et Métiers
60 rue Réaumur
75003 Paris
01 53 01 82 63
www.arts-et-metiers.net

►Jusqu'au 1er novembre

EXPOSITION
"MARC CHAGALL, JOUR DE FÊTE, 1914"

À l’occasion de ce prêt exceptionnel par la Kunstsammlung Nordrhein-Westfalen de Düsseldorf, le mahJ a proposé à sept personnalités d’interpréter cette œuvre énigmatique : l’historien Jean Baumgarten, le yiddishiste Arnaud Bikard, l’historien de l’art Itzhak Goldberg, l’artiste Franck Leibovici, le rabbin et philosophe Marc-Alain Ouaknin, la conservatrice Pascale Samuel et la psychologue Nathalie Zajde.

Musée d’art et d’histoire du Judaïsme
71 rue du Temple
75001 Paris
01 53 01 86 53
www.mahj.org

►Jusqu'au 13 décembre

EXPOSITION
CHAÏM KALISKI - "JIM D’ETTERBEEK"

Double graphique de l’artiste, Jim d’Etterbeek est le titre d’une monumentale œuvre dessinée sur l’Occupation à Bruxelles, constituée de plus de cinq mille dessins de Chaïm-Charles Kaliski (1929-2015), être singulier dont l’existence fut à jamais marquée par la Shoah.

Musée d’art et d’histoire du Judaïsme
71 rue du Temple
75001 Paris
01 53 01 86 53
www.mahj.org

►Jusqu'au 10 janvier 2027

ZEUS, LE CHEVAL MÉTALLIQUE AU MUAM

Le musée accueille sur son parvis le cheval métallique Zeus, œuvre monumentale qui a marqué les esprits lors de la cérémonie d’ouverture des Jeux Olympiques et Paralympiques de Paris 2024.
Jusqu'au 29 mars 2026, dans le chœur de l’église Saint-Martin-des-Champs du MuAM, une exposition exceptionnelle intitulée "Zeus, chef-d’œuvre d’artisans" retrace la genèse et la fabrication de cette œuvre.

Musée des Arts et Métiers
60 rue Réaumur
75003 Paris
01 53 01 82 63
www.arts-et-metiers.net

►Du 14 octobre 2026 au 4 avril 2027

EXPOSITION 
"L'APPEL DES PROFONDEURS. UNE AVENTURE SOUS LES MERS DE L’ANTIQUITÉ À NOS JOURS"

Cette exposition propose une immersion dans l’histoire longue de l’exploration sous-marine. À travers les arts, la littérature, les sciences et les techniques, elle interroge les raisons qui ont poussé les sociétés humaines à franchir les limites du monde visible pour explorer les profondeurs océaniques.

Musée national de la Marine 
Palais de Chaillot
17 place du Trocadéro 
75116 Paris
01 53 65 69 69 
www.musee-marine.fr/paris

76 - Seine-Maritime

►Jusqu'au 28 août

UN ÉTÉ D'AVENTURES POUR LES ENFANTS ! 

Le Château de Miromesnil a concocté un super programme pour occuper vos enfants pendant les vacances ! Au menu tout au long de la semaine : ateliers cuisine autour des fleurs, jeux de piste et enquêtes
au potager, grandes chasses au trésor, visites sensorielles en famille et séances d'aquarelle végétale. Il y en a pour tous les âges !

Château de Miromesnil
76550 Tourville-sur-Arques
02 35 85 02 80
www.chateaumiromesnil.com

377 - Seine-et-Marne

►Le 26 septembre 

NOCTURNE ACCROBRANCHE

Envie d'encore plus d'aventure et de frissons ? Venez faire le plein de sensations en découvrant nos parcours de nuit ! Les nocturnes accrobranche à Parcours Aventure, c'est tous les mois !

Parcours Aventure
Village Nature
1 rue du Pré des Merlans
77700 Bailly Romainvilliers

80 - Somme

►Jusqu'au 30 septembre

EXPOSITION
"LA DAME AU COQUELICOT DE FRANCE, ANNA GUÉRIN (1878-1961)"

Anna Guérin initia l’action sociale en faveur des anciens combattants et victimes de la 1ère Guerre mondiale en proposant le coquelicot comme symbole mémoriel durable auprès des Alliés.
Cette exposition comprend dix panneaux créés par la francophile britannique Heather A. Johnson, d’après son blog "poppyladymadameguerin".

Musée Franco-Australien
9 rue Victoria
80800 Villers-Bretonneux
03 22 96 80 79
www.museeaustralien.com

83 - Var

►A partir du 18 novembre 

EXPOSITION
"PLONGÉE(S) DANS L'INCONNU. L'AVENTURE SOUS-MARINE EN MÉDITERRANÉE"

L’exposition met en lumière le rôle fondateur du littoral méditerranéen dans l’histoire de la conquête des fonds marins. De Saint-Raphaël à Marseille, en passant par Hyères et Toulon, cette région a vu naître des innovations majeures : les premières explorations du commandant Cousteau, l’invention du scaphandre autonome, les expéditions en bathyscaphe ou encore l’essor de la plongée de loisir.

Musée national de la Marine
Place Monsenergue
Quai de Norfolk 
83000 Toulon 
04 22 42 02 01
www.musee-marine.fr/nos-musees/toulon.html

84 - Vaucluse

►Jusqu'au 31 mars 2027

EXPOSITION 
"UN SIÈCLE D’ART AU CHÂTEAU DE LOURMARIN"

Depuis les années 1920, plus de 600 artistes et musiciens ont séjourné en résidence à Lourmarin. À travers peintures, gravures, sculptures et photographies de 30 artistes, cette exposition retrace un siècle de création et d’inspiration au château, en mettant en lumière la diversité des courants artistiques du XXè et du début du XXIè siècle.

Château de Lourmarin
2 avenue Laurent Vibert
84160 Lourmarin
04 90 68 15 23
www.chateaudelourmarin.com

►Jusqu'au 31 décembre 2027

EXPOSITION
"ON DIRAIT LE SUD"

En 2026 et 2027, le musée Vouland a Martel 'en tête : il met à l’honneur le peintre Eugène Martel (1869-1947). Ce premier semestre, ses œuvres dialoguent avec celles - dont des inédites - d'artistes de la nouvelle école d’Avignon, ou liés à la Provence.

Musée Louis Vouland
17 rue Victor Hugo
84000 Avignon
04 90 86 03 79
www.vouland.com

►Jusqu'au 31 décembre 2027

EXPOSITION
"LE TEMPS DURE LONGTEMPS"

Autour de l'œuvre d'Eugène Martel (1869-1947) qui s'ancre en Haute Provence au Revest-du-Bion, scène de la vie quotidienne, paysages et portraits d’artistes des 19e et 20e siècles liés à Avignon ou à la Provence.

Musée Louis Vouland
17 rue Victor Hugo
84000 Avignon
04 90 86 03 79
www.vouland.com

►Jusqu'au 31 décembre 2027

EXPOSITION
"ÉRIC MAILLET D'ICI DE LÀ"

Ce sont des cadres, matériellement présents dans le paysage, qui dictent points de vue et cadrages à l'artiste. Éric Maillet souligne sa soumission à ces cadres préexistants par des effets de focus. Pour la série Lu, Beron ce sont des éléments de textes que l’artiste glane dans le Luberon qu'il habite. Il focalise ses images sur ces écrits et crée des hiatus entre textes et paysages.

Musée Louis Vouland
17 rue Victor Hugo
84000 Avignon
04 90 86 03 79
www.vouland.com

Lieux:
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