Un concept proposant que la matière noire provienne de la courbure de l'espace-temps ou interagisse avec elle.La courbure de la matière noire est une famille d'idées selon laquelle la matière noire n'est pas une nouvelle particule mais une conséquence de la géométrie de l'espace-temps lui-même. Plutôt que d'ajouter de la masse invisible pour expliquer l'attraction gravitationnelle supplémentaire observée dans les galaxies et les amas, ces modèles proposent que la courbure de l'espace—sa flexion et sa torsion—produise des effets qui imitent la matière noire. Cette approche s'inscrit dans un effort plus large visant à déterminer si la masse manquante de l'univers est une substance ou un signe que notre théorie de la gravité doit être révisée.
L'idée que la géométrie pourrait remplacer la matière noire trouve ses racines à la fin du XXe siècle, avec des théories de gravité modifiée comme MOND (Dynamique Newtonienne Modifiée) et plus tard la gravité entropique. Le terme spécifique « courbure de la matière noire » est plus récent, apparaissant dans la littérature de physique théorique dans les années 2020 alors que les chercheurs exploraient la gravité quantique et les observations cosmologiques.
En relativité générale, la matière dit à l'espace-temps comment se courber, et l'espace-temps courbé dit à la matière comment se déplacer. Les modèles de courbure de la matière noire inversent cela : ils suggèrent que certaines configurations de la courbure de l'espace-temps, peut-être héritées de l'univers primordial ou générées par des effets quantiques, créent des champs gravitationnels qui agissent comme une masse supplémentaire. Par exemple, une région présentant une torsion topologique particulière ou un condensat de l'espace-temps lui-même pourrait exercer des forces sur la matière visible sans qu'aucune particule réelle ne soit présente.
Ces modèles sont principalement utilisés en cosmologie théorique pour tester des alternatives à la matière noire particulaire, guidant l'analyse des courbes de rotation des galaxies et des données du fond diffus cosmologique.
Certains modèles de courbure de la matière noire prédisent que l'expansion de l'univers pourrait être expliquée par les mêmes effets géométriques, éliminant potentiellement également le besoin d'énergie sombre.
| Φ_X | variable | dark matter particle flux — particle flux per square metre per second |
| f_X | variable | fraction of dark matter in the form of particle X — sans dimension |
| ρ_DM | variable | dark matter mass density — masse volumique kilogram per cubic metre |
| m_X | variable | mass of the dark matter particle — masse kilogram |
| v_DM | variable | typical speed of dark matter particles — vitesse metre per second |
| ρ_de | variable | effective dark energy density — densité d'énergie joule per cubic metre |
| ρ_φ | variable | energy density of the scalar field (e.g., quintessence) — densité d'énergie joule per cubic metre |
| ρ_dm | variable | current dark matter energy density (possibly varying) — densité d'énergie joule per cubic metre |
| ρ_dm,0 | variable | present-day dark matter energy density — densité d'énergie joule per cubic metre |
| a | variable | scale factor of the universe — facteur d'échelle |
| - | opérateur | subtraction — subtraction |
| a^{-3} | opérateur | raise to the power -3 — inverse cube |
| K | variable | Kretschmann scalar — kretschmann scalar metre to the minus 4 |
| R_{\mu\nu\lambda\rho | variable | Riemann curvature tensor components — riemann curvature tensor metre to the minus 2 |
| R^{\mu\nu\lambda\rho | variable | Riemann tensor with raised indices — riemann curvature tensor metre to the minus 2 |
| sum over repeated in | opérateur | sums over all index values — einstein summation |
