La réponse de Lubos Motl est tout à fait juste. La matière noire a des propriétés gravitationnelles "ordinaires": elle attire d'autres matières, et elle s'attire d'elle-même (c'est-à-dire que chaque particule de matière noire s'attire l'une l'autre, comme vous vous en doutez).

Mais c'est vrai que la matière noire ne semble pas s'être effondré en structures très denses - c'est-à-dire des choses comme les étoiles et les planètes. La matière noire s'agglomère, s'effondrant gravitationnellement en amas, mais ces amas sont beaucoup plus gros et plus diffus que les amas de matière ordinaire que nous connaissons si bien. Pourquoi pas?

La réponse semble être que la matière noire a peu de moyens de dissiper l'énergie. Imaginez que vous ayez un nuage diffus de choses qui commence à s'effondrer sous son propre poids. S'il n'y a aucun moyen pour lui de dissiper son énergie, il ne peut pas former une structure stable et dense. Toutes les particules tomberont vers le centre, mais elles auront alors tellement d'énergie cinétique qu'elles ressortiront à nouveau. Pour s'effondrer en une structure dense, les choses ont besoin de la capacité de «refroidir».

La matière atomique ordinaire a différentes façons de dissiper l'énergie et de se refroidir, comme l'émission de radiations, qui lui permettent de s'effondrer et de ne pas rebondir . Pour autant que l'on sache, la matière noire interagit faiblement: elle n'émet ni n'absorbe de rayonnement, et les collisions entre particules de matière noire sont rares. Comme il a du mal à se refroidir, il ne forme pas ces structures.

La matière noire doit sûrement porter une masse positive, et selon le principe d'équivalence, toutes les masses positives doivent exercer une gravité attractive sur d'autres masses.

Aussi, du point de vue de la cosmologie phénoménologique, nous voulons évidemment matière noire pour s’attirer. Il doit attirer la matière visible car c'est la raison pour laquelle la matière noire a été introduite en premier lieu: elle aide à maintenir les étoiles dans une galaxie même si elles tournent plus rapidement que ce à quoi on pourrait s'attendre de la distribution de la masse visible dans la galaxie.

Pour cette raison, la force entre la matière noire et l'ordinaire est sûrement attrayante. La force entre la matière noire et la matière noire doit également être attractive. En fait, la matière noire a joué le rôle dominant dans la formation de la structure - la création des non-uniformités initiales qui sont finalement devenues des galaxies, des amas de galaxies, etc. Les halos de matière noire sont plus grands que les parties visibles des galaxies: les étoiles visibles sont apparues comme des "cerises sur le gâteau" près du centre des halos de matière noire.

Il ne fait aucun doute que la force gravitationnelle entre tout paire d'entités semblables à des particules est attrayante. Ceci est lié à la masse positive, c'est-à-dire à l'énergie positive - qui est nécessaire pour la stabilité du vide (s'il existait des états d'énergie négative, le vide se désintégrerait spontanément, ce qui serait catastrophique et ne se produirait pas) - et aux propriétés de base relativité générale. En particulier, il y a beaucoup de confusion parmi les profanes quant à savoir si l'antimatière a une gravité attrayante. Oui, bien sûr, les forces gravitationnelles matière-antimatière et antimatière-antimatière sont également connues pour être attrayantes.

Les forces non gravitationnelles entre la matière noire sont presque certainement des forces à courte portée. En particulier, la matière noire n'interagit pas avec l'électromagnétisme, la seule force non gravitationnelle à longue portée (médiée par un photon sans masse) que nous connaissons - c'est pourquoi il fait sombre (n'émet aucune lumière).

La seule force répulsive qui survient dans des discussions cosmologiques similaires est celle due à l'énergie sombre - ou à la constante cosmologique, pour être plus précis. L'énergie noire est quelque chose de très différent de la matière noire. Cette force accélère l'expansion de l'Univers et elle est due à la pression négative de l'énergie sombre qui pourrait être considérée comme provoquant cette "gravité répulsive". Cependant, l'énergie noire n'est composée d'aucune particule. C'est juste un nombre uniformément attaché à chaque volume d'espace.

Les profanes pensent à tort que l'expression «matière noire» fait référence à la matière réelle.Ce n'est pas le cas.Il se réfère simplement à ce qui cause une vitesse angulaire constante dans les étoiles en orbite autour des galaxies (en particulier les galaxies à bras spiral).En bref, il n'est absolument pas nécessaire que la matière noire soit de la matière réelle.