Matière noire
ou masse cachée

    Depuis 50 ans, l'astrophysique bute sur le problème de la masse cachée. 90% de l'univers serait de la matière noire ou masse manquante. Quelle est la nature de cette masse cachée? Comment est-elle répartie? Comment s'est-elle formée? Autant de questions que la science essaie de comprendre.

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  1. Problème

  Les estimations de cette masse cachée repose sur un principe très simple. La composition de l'Univers est connue, tout au moins dans sa partie visible. Nous trouvons des galaxies et des molécules composées d'atomes et de particules. Tous sont en mouvement. Leur cinématique et dynamique sont connus grâce à la gravitation, qui est régie par les lois de Newton.

  Pour déterminer la masse du Soleil, nous partons d'une planète qui est soumise à sa force centrifuge et à l'attraction du Soleil. La force centrifuge est proportionnelle au carré de la vitesse. L'attraction solaire est proportionnelle à la masse du Soleil et à l'inverse du carré de la distance Soleil-planète. Les orbites étant pratiquement circulaires, il est facile de déterminer la masse du Soleil. Voilà qui explique pourquoi, plus une planète est proche du Soleil, plus sa vitesse orbitale est rapide. Le champ gravitationnel est de plus en plus important à l'approche du Soleil. Il faut donc un accroissement de la force centrifuge pour contre-balancer cette force.

   Dans une galaxie, le même principe est appliqué. En prenant une étoile se déplaçant comme toutes ses sœurs dans le sens de la rotation de la galaxie, on détermine sa composante de vitesse. Ainsi connaissant sa distance au centre de la galaxie, sa masse peut être calculée. Il en est de même pour les nuages moléculaires répartis entre les étoiles. C'est ainsi que les scientifiques peuvent déterminer la vitesse de rotation d'une galaxie, par la connaissance de la répartition des masses. Or les calculs montrent que 90% est cachée, pour rendre compte de la vitesse de rotation de toutes les galaxies. 

  Il semble que la masse manquante se trouve répartie beaucoup plus à l'extérieur des galaxies. Les galaxies baigneraient alors dans un halo plus ou moins sphérique. Puisqu'elle est pour l'instant invisible, la masse cachée est appelée: matière noire.

  Les galaxies se regroupent en amas. Elles peuvent être des centaines. On peut aussi analyser la dynamique du groupe. Elles y ont un mouvement désordonné, mais en appliquant un coefficient de dispersion, il a été possible de déterminer que le carré de cette dispersion est proportionnel à la masse de l'amas. C'est en appliquant ce principe en 1933, que Fred Zwicky compris que la masse des amas Virgo et Coma n'était pas suffisante pour les retenir par leur attraction. Il y aurait 90% de matière noire dans les amas.

  La mesure, en rayonnement X, des atomes des gaz chauds (ce qui traduit leur vitesse) contenus dans les amas confirma qu'ils possèdent 10 fois plus de masse cachée.

   Les lentilles gravitationnelles, que sont les amas, dévient la lumière d'une source lointaine. Or, l'analyse de cette déviation a permis de confirmer que la masse des amas est 10 fois supérieure.

  1. Cosmologie

   La dynamique et la géométrie de l'Univers ne pourront être expliquées que lorsque la matière noire aura été trouvée. Selon la valeur de la masse manquante, la densité critique variera vers un sens fini ou infini. La valeur de la densité critique W est voisine de 2.10 - 29g/cm3 (en gros 3 atomes d'hydrogène / m3). L'atmosphère en contient 1.1025au m³. W se calcule à partir de la constante de Hubble H, qui exprime la vitesse d'expansion de l'Univers. 

  Les modèles du big-bang définissent avec succès la création les noyaux d'atomes des premiers éléments. Or, avec une constante cosmologique L nulle, ceci implique une valeur limite de la densité critique W entre 0,01 et 0,2 (sous forme de baryons). La masse visible contribue pour 0,01 à la valeur de W , donc il doit exister de la matière noire sous forme baryonique. Les baryons sont des particules lourdes: neutron, proton, etc ...Ils sont formés de 3 quarks. Ainsi, l'Univers a des dimensions infinies, son expansion est éternelle et la courbure de l'espace est négative.

  Pour une densité critique W=1,000 000 cela signifierait qu'il existe une matière noire constituée de particules exotiques que nous ne connaissons pas. Cette masse manquante serait alors dispersée à l'extérieur des galaxies et des amas. W=1,000 000 cela signifierait qu'il existe une matière noire constituée de particules exotiques que nous ne connaissons pas. Cette masse manquante serait alors dispersée à l'extérieur des galaxies et des amas.

  Aujourd'hui, la notion d'inflation expliquerait que par le passé, l'Univers aurait connu une phase d'expansion très rapide avant la première seconde. Cela imposerait un Univers "plat" et sans courbure visible, ce qu'aurait démontré l'expérience Boomerang.

  1. Nature de la matière noire

  Aujourd'hui, nous n'en savons rien. Les objets qui la composent n'émettent, ni n'absorbent aucun rayonnement. Ces objets ne sont pas massifs, sinon leur influence gravitationnelle aurait été détectée. Peut-être des objets intermédiaires entre étoiles et planètes (Naines brunes)? Mais il en faudra beaucoup. De récentes mesures montrent que leur nombre n'est pas suffisant dans le halo galactique. Une grande partie de la matière noire pourrait être constituée de baryons. 

   La découverte de l'énergie du vide a relancé le débat vers une autre voie. Des particules ayant une durée de vie très courte, naîtraient et disparaîtraient aussitôt. Elles seraient donc indétectables. Mais leur énergie subsisterait, emplissant ainsi le cosmos.

   Et si la masse manquante était non baryonique ? Cette hypothèse est envisagée, mais quelles sont ces particules lourdes ? D'autre part nous savons que le neutrino à une légère masse (0,1 eV). Mais il faudrait qu'elle atteigne plus 10 eV. On parle d' Axions. Ce sont des particules arbitraires qui furent créés lors d'une théorie sur l'interaction forte et dont la masse serait comprise entre 10-5 à 10-3. Il y a aussi les Cosmions, les Wimps (weakly interactive massive particles) toutes imaginées pour intervenir dans un rôle cosmologique. Il y a aussi les monopôles magnétiques ("aimants" à un pôle), des agrégats de quarks, les cordes cosmiques (de longueur infinie pour un diamètre infiniment petit).

  L'imagination fertile des scientifiques cherche toujours 90% de l'Univers.

  Août 2000: Et si c'était de l'hydrogène moléculaire H2 ? Voir NGC 891 à la rubrique IMAGES.

  1. Cartographie de la matière noire

 

la matière noire a été cartographiée
Portion agrandie du ciel observé au Chili.

C'est la première fois que la matière noire a été cartographiée dans une région significative du ciel que l'on pensait être dépourvue de matière. Pour ce travail, les scientifiques des labos de la Bell ont utilisé les lentilles gravitationnelles qui provoquent la distorsion de la lumière de galaxies situées à 145 000 al.

    La théorie de la relativité générale prédit que la gravité dévie la lumière. La matière noire crée des faibles lentilles gravitationnelles qui déforment les galaxies d'arrière-plan. En analysant ces déformations sur un millier de galaxies, les chercheurs sont capables d'obtenir la distribution de la matière noire sur de larges régions du ciel. C'est le seul moyen actuel, à la disposition du monde scientifique. Leurs résultats sont reproduits dans le magazine NATURE, du 11 mai 2000. 

  1. Test des bases de la Cosmologie

  Ces mesures permettent aux physiciens de tester les prédictions sur le destin ultime de l'Univers. Pour W < 1, l'Univers se dilatera indéfiniment, pour W=1, il stagne et pour W>1, il se contractera pour retourner vers la singularité. Mais aujourd'hui, cette 3e solution est pratiquement abandonnée. Les mesures du télescope spatial tendent vers W=0,3.

  Se basant sur leurs observations, Wittman et ses collègues excluent le scénario cosmologique bien-connu dans lequel il y aurait suffisamment de matière pour que l'Univers arrête son expansion. A la place, ils pensent que l'Univers contient une certaine quantité d'énergie du vide, causant une expansion rapide dans le temps.

    La figure ci-dessous montre une vue schématique d'une lentille gravitationnelle occasionnée par une structure de grande masse. Les rayons lumineux, issus de 2 galaxies lointaines, proches les uns des autres, sont projetés sur le ciel en suivant des chemins similaires et en subissant des déflexions gravitationnelles identiques, provoquées par la concentration de matière noire. 

une vue schématique d'une lentille gravitationnelle

    L'orientation apparente des galaxies est ainsi corrélée sur une échelle angulaire inférieure à quelques degrés. La corrélation d'ellipticité de la masse des champs gravitationnels et des galaxies lointaines donne un écart angulaire. Cette corrélation sur les galaxies lointaines révèle une distribution statistique de la matière noire sur une grande échelle. Ceci est un diagnostic capital pour la compréhension de la cosmologie.

  1. Une caméra mesure la distorsion cosmique.

   Les astrophysiciens utilisent une caméra qui fut conçue pour mesurer la distorsion cosmique des images. Elles proviennent de 145 000 galaxies lointaines prises avec le télescope Blanco de 4 m de l'observatoire interaméricain du National Science Foundation. Il est situé sur le Cerro Tololo au Chili. Ils sont arrivés à maîtriser les erreurs introduites dans les images, notamment celles causées par la turbulence de l'atmosphère, en utilisant un millier d'étoiles lointaines.

   La distorsion cosmique introduit certaines similitudes dans les images des galaxies d'arrière-plan, qui apparaissent proches dans le ciel. La lumière de telles galaxies passent à travers des volumes de matière noire et se trouve déviée par la gravité de la masse cachée. Le codage de cette distorsion instruit sur la distribution de la masse cachée.

    Les chercheurs sont maintenant capables d'élaborer un processus automatique d'analyse des milliers d'images et de décoder la distribution de la matière noire. La forme des galaxies d'arrière-plan se trouve étirée ce qui accroît la difficulté de traitement. Des milliers de galaxies sont nécessaires pour obtenir une valeur moyenne de la forme provoquée par la distorsion.

 

  1. Un avenir brillant pour la matière noire

   La technique mûrit rapidement a déclaré l'un des chercheurs Anthony Tyson. A l'avenir des études similaires vont être entreprises sur des dizaines de millions de galaxies pour voir comment la masse est distribuée à travers l'univers et comment elle évolue avec le temps. Des mesures sont programmées en les combinant avec le rayonnement du fond cosmique qui est le résidu du big-bang, l'explosion qui créa le monde et qui l'on trouve partout de façon homogène, selon Cobe. 

 

la chaleur intense qui a rempli l'univers
http://cmb.phys.cwru.edu/boomerang/

     Cette image montre la chaleur intense qui a rempli l'univers juste après le Big-bang. Aujourd'hui il reste la structure du rayonnement fossile du fond cosmique (CMB: cosmic microwawe background). C'est le satellite COBE (Cosmic Background Explorer) qui le mit en évidence en 1991. Il a cartographié tout le ciel avec une grande sensibilité, mais avec une résolution angulaire faible. Une nouvelle expérience vient de se dérouler: BOOMERANG, avec une résolution 35 fois meilleure que COBE et couvrant 3% du ciel.

     C'est très intéressant de comparer la matière noire avec ce qu'était l'univers lorsqu'il était plus jeune. Si cela réussit, alors la cosmologie aura résolu son problème le plus épineux.

  1. Contribution du CFHT

distribution de la matière noire
http://www.cfht.hawaii.edu/News/Lensing/Images/banner.jpg

 

  Une équipe internationale d'astronomes basés en France a obtenu la première distribution de la matière noire dans une large partie du ciel. L'équipe a utilisé le télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) pour obtenir des images haute résolution avec la caméra large champ qui analyse 200 000 galaxies lointaines. Ils ont obtenu l'image de la distorsion provoquée par la matière noire. Pour la première fois les cosmologistes obtiennent leur première ouverture sur une explication du rôle possible joué par la masse cachée dans l'évolution de l'Univers.

   L'équipe de 13 membres est dirigée par Yannick Mellier de l'Institut d'Astrophysique de Paris et de l'Observatoire de Paris. Elle draine un large éventail d'experts, incluant des cosmologistes, des astrophysiciens, des statisticiens, des spécialistes du traitement d'images et de l'instrumentation provenant de France, d'Allemagne, du Canada et des Etats-Unis.

arcs gravitationnels de l'amas Abell 370
http://www.cfht.hawaii.edu/Science/Astros/Imageofweek/ciw210200.html

   Yannick Mellier fut le premier avec Bernard Fort à avoir découvert en 1985 (il était étudiant) les premiers arcs gravitationnels de l'amas Abell 370 (Baleine) avec le CFHT.

retour aux marées gravitationnelles

   La matière noire est l'un des problèmes les plus mystérieux que la science moderne connaisse d'autant plus qu'elle constitue 90% de la masse de l'Univers. Sa composition et sa distribution sont inconnues. Sa connaissance nous permettra de comprendre l'évolution du Cosmos. Le dr Ludovic van Waerbeke du CITA (Institut Canadien pour les Théories Astrophysique) à Toronto explique que les cosmologistes essaient de bâtir des théories pour comprendre l'évolution de l'Univers et des galaxies, pourquoi des grands vides et des amas de galaxies en filaments et plaques. Ils voudraient savoir quel est le destin de l'Univers. Se contractera-t-il, se dilatera-t-il indéfiniment ou bien stagnera-t-il ? Bref sans connaissance de la masse cachée, il est impossible dans savoir plus.

   Pour tester leur modèle, ils doivent passer par la simulation. Mais en ne voyant que 10% de la matière, il est difficile de juger de la précision du modèle. C'est pour cela que l'équipe utilise la caméra panoramique CFH12K pour observer une surface équivalente à 10 fois la pleine Lune (2 degrés-carré). Yannick Mellier et son équipe ont pu analyser la déformation de 200 000 galaxies lointaines. Ils ont pu établir une première carte, certes imprécise, de la distribution de la matière noire. Ce résultat est non seulement une prouesse technique, mais aussi une avancée importante en astronomie et cosmologie. Il apparaît que les galaxies s'étendent d'une manière cohérente sur de larges portions du ciel. L'effet mesuré est faible, mais la précision du résultat ne laisse peu de doute que la distorsion soit occasionnée par la gravitation de la masse cachée. Les résultats ont été partiellement confirmés par 2 équipes, l'une américaine et l'autre anglaise.

  Les résultats fournissent immédiatement quelques contraintes dans l'amplitude de la densité de fluctuations de la matière noire pendant la première seconde, peut-être plus importantes. Mais ils démontrent surtout, la faisabilité d'une cartographie à grande échelle.

 Yannick Mellier espère aller plus loin. Actuellement il travaille, avec ses équipes du CEA, du HIA au Canada et du CFHT, sur la Mégacam. Elle sera installée sur le CFHT en 2002. Constituée de 36 capteurs CCD (charge coupled device), elle couvrira un champ 3 fois plus grand qu'actuellement sur un spectre allant de l'ultra-violet à l'infra-rouge. Avec ses 18000 x 18000 pixels (points), elle sera la plus grande caméra panoramique du monde. La quantité d'informations est telle, qu'un centre de traitement d'images a été construit spécialement à l'Institut d'Astrophysique de Paris (TERAPIX).

 

  1. Sondage de l'Univers

 En haut à gauche, nous voyons une image complète du champ de vision de la caméra panoramique. Le cercle indique la taille de la Pleine Lune. Le cadre montre la surface élargie de la zone indiquée sur le ciel. Il a fallu 8 zones identiques (8 heures d'exposition pour chacune) pour mener à bien ce travail.
 A droite, l'image montre un groupe de galaxie au premier plan. En arrière plan se trouvent des galaxies lointaines, trahies par des formes elliptiques minuscules.
 A gauche, une petite fraction de l'image de droite. On y voit une centaine de galaxies lointaines. La surface totale de l'image de droite en contient 200 000.

  1. Déflexion de la lumière émise par des galaxies lointaines.

    La simulation a permis de se rendre compte de la distorsion cohérente de l'Univers à grande distance. Nous voyons la position possible des galaxies à des distances supérieures au milliard d'années-lumière. La matière noire se répartit en long filaments. Sur l'image ci-dessous, plus la brillance est élevée,  plus la densité (c'est-à-dire, plus il y a de matière noire) est supérieure aux régions sombres.

   La masse cachée est concentrée le long de filaments comme sur une toile d'araignée, avec aux intersections une densité de grands amas. Sur le fond du volume sont représentées 3 galaxies lointaines (disques bleus). La ligne jaune représente la lumière, issue de ces galaxies, se propageant à travers l'espace. En l'absence de matière, le faisceau se propage en ligne droite, mais en présence de masse cachée, les rayons sont déviés par l'effet gravitationnel de la matière noire ( les brisures de la ligne jaune illustre le passage de la lumière à travers les amas de masse cachée). La lumière issue des galaxies lointaines rencontre rarement des concentrations de masse qui la dévie fortement pour rendre visible la distorsion. Au lieu de cela, de petites quantités de photons subissent une série de petites déflexions telles qu'on les observe sur le volume ci-dessus et sont vues comme des images de toutes les galaxies dans une petite surface du ciel, toutes, proches les unes des autres, comme le montre la simulation. Elles sont toutes légèrement allongées dans une direction commune déterminée par la distribution de la matière noire le long de lignes de visée particulières.

 Cette vue montre ce que voit un observateur sur la face avant du volume ci-dessus. Il voit la lumière des galaxies (en bleu) passée à travers le volume où se trouve la masse cachée. Il peut voir les galaxies, mais pas les filaments de matière noire, quel que soit le télescope utilisé. Toutefois, il peut remarquer que les galaxies sont allongées dans une direction moyenne. Elles sont étendues parallèlement aux filaments. Cet effet est la conséquence des lentilles gravitationnelles qui étirent le faisceau de lumière d'une galaxie, comme la Lune étire la Terre. En mesurant le distorsion des images des galaxies lointaines, on peut voir la matière noire. Le but ultime de l'équipe française est de cartographier la masse cachée avec la nouvelle caméra Mégacam.

 http://www.cfht.hawaii.edu/News/Lensing/#IC
  1. Vision sur la matière noire 

    La vue de gauche est similaire à celle ci-dessus à la différence que les structures sont affichées avec les zones noires correspondant à une forte densité (plus de matière). La vue de droite représente un recouvrement de la figure de gauche avec la carte de la gravitation causée par de larges structures de matières cachées. La longueur de chaque ligne rouge indique la "force" de la gravitation convergente. L'orientation de chacune des lignes indique la direction de la gravitation convergente: c'est perpendiculaire aux filaments de matière noire, les images de la galaxie s'étendent le long d'une direction perpendiculaire à ces lignes.
  
  En construisant la carte de ces lignes par l'observation de centaines de milliers de galaxies sur de larges portions du ciel (cette image ne couvre que 5 x 5 degrés-carré), les scientifiques seront capables de dresser une carte de la matière noire dans l'Univers.

 retour mirages gravitationnels

  1. Wimps

  Ce sont des sortes de neutrinos de masse mv ,inventés par les physiciens dans le but de comprendre la masse cachée de l'Univers. Ces particules apparaissent dans les scénarios de supersymétrie. Pour le photon, ils sont les "photinos".

   Ils sont disparus au cours de la première seconde, mais les physiciens cherchent à calculer leur densité résiduelle. Leur potentiel chimique serait nul (wimps = antiwimps).

    La section efficace d'annihilation des wimps s est environ mv2/mz4 mv est la masse du wimp et mz la masse du boson Z des interactions faibles, si mv<mz. Le calcul donne que la masse requise de mv pour obtenir une densité de wimps égale à la densité critique est légèrement supérieur à 1 GeV. Ces particules recherchées de façon très active n'ont pas encore étaient aperçues. Les chercheurs comptent beaucoup sur le nouvel accélérateur (LHC) en construction au CERN à Genève pour leur en dire plus.

retour Wimps, Boomerang

  1. Nouveau rapport du 1 octobre 2000

  Un article publié dans la dernière édition de Astronomical Journal appuie, avec vigueur, la théorie controversée qui rejette l'hypothèse de la Matière noire composant l'univers, en laquelle croient la plupart des scientifiques. 

   Dans l'édition d'octobre, l'astronome Stacy Mc Gaugh de l'université du Maryland détaille les prédictions sur le rayonnement fossile du fond cosmique qu'il a faites l'année dernière et qui se sont avérées exactes par la suite. Ce fond diffus cosmologique est un rayonnement très faible que les scientifiques croient être un reste de l'énergie libérée pendant le Big Bang. Les mesures du fond cosmique assorties des prédictions de MC Gaugh furent rapportées dans la revue Nature en mars 2000, par des scientifiques qui ont mené l'opération Boomerang.

  Les précisions sur ces prédictions, écrit Mc Caugh, indiquent que l'univers est entièrement constitué de matière ordinaire.  Cela contredit radicalement le fait que les 90% de l'univers seraient constitués de matière invisible, dite Matière noire et qu'elle serait constituée de particules autres que les protons, neutrons et autres, qui constituent la matière ordinaire.

   Mc Gaugh de déclarer: "Ce que je prédisais correctement dans un article de Astronomical Journal, en octobre 1999, c'est l'amplitude du second pic par rapport au premier, dans le spectre du fond diffus."

  1. Evolution depuis Boomerang

   En mars 2000, quand les résultats furent publiés, plusieurs cosmologistes se réjouirent publiquement que la position du premier pic dans le spectre du fond diffus cosmologique indiquée un univers "plat", une clé de l'inflation, un des principes importants de la cosmologie moderne. Cependant, les cosmologistes étaient intrigués par la faible amplitude du second pic, il ne collait pas avec ce qu'ils s'étaient attendus de voir, selon le principe clé de la théorie de la Matière noire. 

   "D'autre part, l'amplitude du 2e pic était précisément celle que j'attendais si la Matière noire n'existait pas. " déclara Mc Gaugh. Accordant à Mc Gaugh, la base, pour sa prédiction exacte, dans une petite théorie alternative connue appelée MOND, pour modified Newtonian dynamics (dynamique newtonienne modifiée). "Jusqu'en 1994, j'étais comme la plupart des astronomes et je ne pensais pas beaucoup à MOND" dit-il. "Mais à cette date, un problème surgit dans mes données sur les courbes de rotation de la faible brillance de surface des galaxies. Les données n'avaient pas de sens dans le contexte de la Matière noire. Je martelais ma tête contre les murs pendant plusieurs mois, essayant de trouver un sens à cela, lorsque par chance j'ai assisté à un exposé par Moti Milgrom, le physicien israélien qui concevait MOND. 

  "Sans savoir où j'en étais ou bien avec quel problème je me débattais, il trouva une série de prédictions sur la manière dont se comporte la faible brillance de surface des galaxies auxiliaires, dans MOND. Tout ce qui est si confus dans le contexte de la Matière noire, était en fait une prédiction de MOND."

   Pour Mc Gaugh, c'est un exemple classique d'une sorte d'hypothèse testant ce qui forme les bases de la science. Pour lui, avec le cas des prédictions de MOND, la vérité apparaît: la Matière noire n'existe pas.

Voir aussi les mesures de WMAP de février 2003

   Nous savons depuis le février 2003 que ces mesures ont été affinées. L'âge de l'Univers est maintenant connu à 1% soit: 13,7 milliards d'années. Ensuite l'Univers est plat et il est en expansion rapide. 

Docs:  Bell Labs -  CFHT - CEA - IAP - C&E - NASA - Première seconde: H. Reeves

http://www.physics.ucsb.edu/~boomerang/papers/debernardis00.pdf


Auteurs: L. Van Waerbeke (CITA), Y. Mellier (IAP, obs Paris), T. Erben (MPA), JC Cuillandre (CFHT), F. Bernardeau (CEA Saclay), R. Maoli (IAP), E. Bertin (IAP, Obs Paris), H.J. Mc Cracken (LAS), O. Le Fevre (LAS), B. Fort (IAP), M. Dantel-Fort (Obs Paris), B. Jain (JHU), P. Schneider (MPA

 

  1. Energie noire, une chimère ?

    L'énergie noire serait une chimère : c'est l'une des interprétations possibles des données issues du satellite XMM-Newton, qui a enregistré le rayonnement X émis par les amas galactiques lointains. Une équipe internationale, à laquelle appartiennent des chercheurs du CNRS*, publiera prochainement ces travaux dans la revue Astronomy & Astrophysics.

    Des amas galactiques sèment le doute. Les amas de galaxies sont des « rassemblements » qui regroupent plusieurs milliers de galaxies dans un périmètre de quelques millions d'années-lumière. L'une des caractéristiques des amas, mise en évidence par l'observation dans le domaine X, est la présence de grandes quantités de gaz chaud, à des températures de 10 à 100 millions de degrés. Le pourcentage de ce gaz chaud par rapport à la masse totale reste-il constant d'un amas à l'autre... et d'une époque à l'autre de l'Univers ?

   Récemment, le satellite XMM-Newton, de l'Agence Spatiale Européenne (ESA), a enregistré les rayons X en provenance d'amas lointains et notamment de leurs parties les plus externes (les plus représentatives). Lorsque ce rayonnement a été émis, l'Univers avait à peu près la moitié de son âge actuel, il y a sept milliards d'années environ. Les chercheurs ont comparé la fraction de gaz chaud par rapport à la masse totale dans les amas lointains (anciens) et dans les amas très proches (contemporains). Ils montrent que cette fraction n'a guère changé au cours du temps. C'est très troublant : derrière une banalité apparente, ces observations nécessitent une profonde révision des hypothèses, sans que les chercheurs sachent exactement lesquelles déclare Rachida Sadat **.

    Comme les données de XMM l'indiquent, les scientifiques ont postulé que la fraction de gaz chaud reste la même dans les amas lointains et les amas proches. Puis ils ont cherché les modèles d'Univers qui vérifient ce postulat. Selon la plupart des cosmologistes, l'Univers serait constitué à 70% d'énergie noire, dont la force de répulsion accélérerait son expansion. Il existe de nombreux arguments, souvent indirects, en faveur de cette énergie. Mais dans cette étude, seul un Univers sans énergie noire permet de vérifier le postulat initial. Ce qui infirmerait l'existence de cette énergie noire. L'année dernière (2004), un résultat toujours obtenu à partir des amas lointains, par une méthode indépendante, avait déjà semé des doutes sur l'existence de cette énergie. La question reste ainsi ouverte.

   Les chercheurs envisagent également une seconde interprétation. Les modèles cosmologiques qu'ils ont testés ont la gravitation pour « moteur ». Si d'autres processus astrophysiques sont intervenus dans l'histoire des amas, le test qui infirme l'existence de l'énergie noire n'est plus valide. On sait déjà que le gaz des amas a probablement été réchauffé, peut-être par des particules issues de supernovae. Mais, dans l'état actuel de nos connaissances, ce réchauffement n'a pas été suffisamment énergétique pour modifier notablement la structure des amas. D'autres effets, plus importants, et inconnus, pourraient pourtant avoir eu lieu. Il faudrait alors revoir drastiquement les scénarios de formation des amas, et laisser ainsi la part belle à l'énergie noire.

* Laboratoire d'astrophysique Tarbes et Toulouse de l'Observatoire Midi-Pyrénées (CNRS/Université Paul Sabatier), Centre d'étude spatiale des rayonnements de l'Observatoire Midi-Pyrénées (CNRS/Université Paul Sabatier), Institut d'astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris XI), Observatoire de Haute-Provence (CNRS).

** Premier auteur de l'article cité en référence.

Sources : http://www.insu.cnrs.fr/web/article/art.php?art=1413

   The XMM-Newton Omega project: III. Gas mass fraction shape in high redshift clusters, Rachida Sadat, A. Blanchard et S.C. Vauclair (OMP) ; D.H. Lumb (ESTEC, Pays-Bas), J. Bartlett (College de France), A.K. Romer (University of Susex Falmer, UK), J.-P. Bernard (OMP), M. Boer (OHP), P. Marty (IAS), J. Nevalainen D.J. Burke (Harvard-Sthmisonian centre for astrophysics, USA), C.A. Collins (Astrophysics research institute, UK), R.C. Nichol (Carnegie Meldon University, USA), Astronomy&Astrophysics, à paraître.

 

 

COBE: http://space.gsfc.nasa.gov/astro/cobe/cobe_home.html

Matière noire et Mond: http://www.infoscience.fr/articles/articles_aff.php3?Ref=502

http://nedwww.ipac.caltech.edu.level5/Sept01/Milgrom/Milgrom_contents.html

La gravitation temporaliste: http://www.ifrance.com/decalagespectral/mtneuflagravitationtemporaliste.htm

La page de Mond         http://www.astro.umd.edu/~ssm/mond/faq.html

Mond     http://members.rogers.com/mercy/

         http://cdfinfo.in2p3.fr/Culture/Matierenoire/mngalobs.html

 

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