Science

La recherche suggère que la «matière noire» n’existe pas dans l’univers

Par Pierre, le 7 janvier 2021 - nasa
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Être capable de déterminer la composition de la matière noire est l’un des plus grands défis de la physique. Pendant des décennies, les astronomes, les astrophysiciens et les cosmologistes ont cherché une explication pour l’étrange comportement gravitationnel des galaxies et des amas de galaxies, qui peuvent être affectés par des matériaux que nous ne pouvons pas voir, et qui représentent les trois quarts de toute la matière de l’univers.

Mais un groupe de scientifiques a publié des recherches affirmant avoir trouvé un modèle qui explique plus précisément le phénomène qui explique ce comportement galactique – et qui exclut la matière noire de cette équation. L’hypothèse de la dynamique newtonienne modifiée (Modified Newtonian Dynamics, ou Mond), également appelée «gravité modifiée», serait une explication viable de ce dilemme cosmologique.

Le problème fondamental est que les chercheurs mesurent plus d’attraction gravitationnelle dans l’univers que la matière visible ne peut en supporter. Ainsi, la majeure partie du cosmos doit être faite d’un matériau qui n’interagit pas avec la lumière, la rendant invisible et indétectable. Dans les années 1980, le physicien israélien Mordehai Milgrom, de l’Institut Weizmann, a suggéré une nouvelle explication: que cette attraction gravitationnelle existe parce que les règles de gravité sont légèrement différentes de ce qu’Isaac Newton avait calculé à la fin des années 1600.

Reproduction / Teymoor Saifollahi et NASA / HST
La galaxie Dragonfly 44 semblait être composée de 98% de matière noire, mais une étude a réfuté cette idée. Image: Reproduction / Teymoor Saifollahi et NASA / HST

L’hypothèse de Mond suggère que l’attraction gravitationnelle excessive n’est pas causée par de la matière noire invisible et indétectable, mais parce que la gravité à de faibles accélérations est plus forte que prévu. Dans ce nouveau calcul, les mouvements internes d’un objet dans le cosmos dépendent également de l’attraction gravitationnelle de toutes les autres masses de l’univers – appelé «effet de champ externe» (EFE).

Cet effet provoquerait une très faible accélération, non prévue par Newton ou Albert Einstein, à des niveaux si bas qu’elle ne peut être vue que dans des objets de la taille d’une galaxie.

150 galaxies testées

Mais Milgrom ne disposait pas de l’équipement et des données nécessaires pour tester cette hypothèse à grande échelle. C’est là qu’intervient l’équipe de chercheurs, dirigée par Kyu-Hyun Chae, de l’Université Sejong en Corée du Sud.

Dans une étude publiée dans Journal d’astrophysique, les scientifiques rapportent avoir détecté cet EFE dans plus de 150 galaxies étudiées. Ce sont de petits écarts dans les vitesses orbitales d’étoiles éloignées, qui selon les chercheurs révèlent un léger effet gravitationnel.

«L’effet de champ externe est une signature MOND unique qui ne se produit pas dans la gravité Newton-Einstein», explique l’astronome Stacy McGaugh de la Case Western Reserve University. «Cela n’a aucune analogie dans la théorie conventionnelle de la matière noire. La détection de cet effet est surprenante », ajoute-t-il.

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Simulation de la structure à grande échelle de l’univers avec des filaments de matière noire en bleu et des sites de formation de galaxies en jaune. Image: Zarija Lukic / Lawrence Berkeley

Le groupe a analysé 153 courbes de rotation de galaxies en forme de disque dans le cadre de l’étude. En analysant les données, je suis déterminé que les galaxies dans des champs externes forts ont diminué (ou ont présenté des courbes de rotation décroissantes) plus souvent que les galaxies dans des champs externes plus faibles – comme prévu par le Mond.

«Au départ, nous étions réticents à interpréter nos propres résultats en faveur du modèle Mond. Mais maintenant, on ne peut nier le fait que les données telles qu’elles sont soutiennent clairement cette hypothèse au détriment de la matière noire », explique l’astronome. L’étude suggère qu’une compréhension scientifique incomplète de la gravité est à l’origine de ce qui semble être l’attraction gravitationnelle des galaxies, plutôt que de vastes régions de matière noire.

Explication alternative

McGaugh admet que l’hypothèse Mond est une opinion minoritaire en astrophysique et que la plupart des scientifiques favorisent l’existence de la matière noire. «Il y a 25 ans, j’aurais dit: il est absolument prouvé qu’il y a de la matière noire, ne vous en faites pas», dit-il.

Pour le professeur d’astrophysique théorique de l’Université de Heidelberg, Matthias Bartelmann, la recherche soulève «une question très intéressante». Il n’a pas été impliqué dans l’étude, mais il pense que la matière noire peut être expliquée par une loi de gravité différente.

“Ce serait très important pour la cosmologie, ainsi que pour la physique des particules, si c’était possible”, a-t-il déclaré dans une interview par courrier électronique à Nouvelles NBC.

Via: Nouvelles NBC

Pierre

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“Parce que la science nous balance sa science, science sans conscience égale science de l’inconscience.” Derrière cette phrase qui vous a sans doute fait un nœud au cerveau, je vous promets de vulgariser au possible les sujets que je traite. La vulgarisation est la clé du partage et vous êtes au bon endroit.

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