La matière noire invisible est l'une des plus grandes énigmes de la physique. Nous savons qu'elle existe parce que nous voyons son attraction sur les étoiles : Vera Rubin avait déjà remarqué que les galaxies tournent trop vite, et Fritz Zwicky fut le premier à évoquer une masse cachée. On pense que la matière noire est apparue juste après le Big Bang, à une époque que Georges Lemaître a commencé à décrire. Pour l'attraper, les scientifiques ont utilisé une astuce. Imaginez une pièce sombre avec un chat invisible. Si vous y lancez des balles de ping-pong — ce sont les rayons cosmiques, principalement des noyaux d'hydrogène —, il arrive qu'une balle frappe le chat et produise un tintement discret. Ce tintement, ce sont les neutrinos, des particules fantômes qui filent à une vitesse proche de la vitesse de la lumière et n'interagissent presque avec rien. De tels « tintements » devraient être particulièrement nombreux au centre de la Galaxie, où un trou noir supermassif sommeille au milieu de la matière noire.

Fort de 13 années de données du télescope à neutrinos ANTARES, installé au fond de la mer Méditerranée, les chercheurs ont « écouté » le centre galactique. Ils ont réparti les signaux neutrinos par énergie — un peu comme la spectroscopie décompose la lumière en arc-en-ciel — et les ont comparés à ce que l'on attendait des collisions avec la matière noire. Aucun excès manifeste n'a été trouvé, et c'est déjà un résultat : il a permis de fixer une limite supérieure stricte sur la force de l'interaction. Cette approche rappelle la méthode du transit pour la recherche de planètes, où l'on capture le minuscule scintillement des étoiles, sauf qu'ici on ne cherche pas une atténuation mais un sursaut. Contrairement au télescope spatial Hubble, qui voit l'Univers dans la lumière ordinaire, les télescopes à neutrinos voient à travers le gaz et la poussière, et avec les futures observations des ondes gravitationnelles, ils pourraient dresser un tableau complet. Même si les collisions reposent sur des corrélations quantiques, ce sont des modèles précis et des statistiques accumulées sur des années qui ont joué le rôle décisif.