Matière sombre
La matière noire: de gravité attractive,
Télescope eRosita
L'énigmatique trajectoire de Pioneer
Les effets gravitationnels
Les références
Supersymétrie
by Pepe ©
 
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La petite histoire  Up Page
La matière noire: de gravité attractive
Cette matière noire: de gravité attractive, associée le plus souvent par les physiciens des particules au neutralino, objet hypothétique, relevant de la supersymétrie, tout aussi insaisissable que le neutrino, mais beaucoup plus lourd.
 
Impensable vitesse constante
La vitesse de rotation des étoiles au sein d'une galaxie ne varie pas comme prévu en fonction de leur distance au centre. La courbe théorique (en bleu) a été déterminée à partir de la masse des objets visibles. Cette courbe est contredite par les observations (en violet) qui montrent que la vitesse ne diminue pas à mesure que l'on s'éloigne du noyau galactique. Une telle courbe a conduit les physiciens à postuler l'existence d'une matière inconnue, la matière noire.

 
La matière noire forme des grumeaux où s'ancrent les galaxies et les autres grandes structures du cosmos (les amas et les superamas de galaxies). Cependant elle ne saurait se condenser en astres plus compacts, étoiles ou planètes. Elle est vraisemblablement constituée de particules élémentaires d'un type encore inconnu.

Comprendre simplement  Up Page
Télescope eRosita
eRosita (extended Rontgen Survey with an Imaging Telescope Array) désigne un projet de mise sur orbite, à bord d'un satellite russe, d'un télescope à rayons X d'ici 2011 pour tenter de détecter la masse noire de l'univers. Le DLR (Centre aérospatial allemand) contribue à hauteur de 21M Euro au projet et finance ainsi entre autres l'institut Max-Planck de physique extraterrestre de Garching (Munich) qui va concevoir le télescope. Un memorandum d'accord a été signé entre le DLR et l'agence spatiale russe Roskosmos le 23 mars 2007 pour garantir la présence du télescope à bord du satellite russe Spektrum-Rontgen-Gamma (SRG) qui devrait être lancé en 2011 depuis Baïkonour à l'aide d'une fusée Soyouz-Fregat à une orbite de 600 km.
 
Le télescope est composé de 7 systèmes de miroirs avec une ouverture de 36 cm, chacun de ces systèmes étant constitué de 54 miroirs sphériques imbriqués les uns dans les autres capables de balayer l'ensemble du ciel. Au centre focal de chaque système se trouve une caméra CCD (Charge Coupled Device), les 7 yeux électroniques du télescope doivent être maintenus à une température de -80 degrés Celsius pendant le mode de fonctionnement du télescope. Cette technique que maîtrisent les instituts Max-Planck de physique et de physique extraterrestre a déjà été mis en &oeliguvre dans le satellite européen XMM-Newton ou bien encore dans les robots martiens (MarsRover), Spirit et Opportunity.

Domaines de présence  Up Page
L'énigmatique trajectoire de Pioneer
Dans les années 1980, les ingénieurs de la NASA décèlent une bizarrerie dans la trajectoire de la sonde Pioneer 10: l'engin, qui file à plus de 12 kilomètres par seconde, est plus proche du Soleil que ne le prévoyaient les calculs. Comme si une mystérieuse force le freinait. Pioneer-11, lancée peu de temps après dans la direction opposée de sa jumelle, semble obéir, elle aussi, à une mystérieuse force de même intensité. Près de dix-huit ans de travaux seront nécessaires pour se convaincre de la réalité de cet effet observé sur les deux sondes.
Le doute prend corps dès la publication, en 1998, dans les Physical Review Letters des premières analyses concluant à l'absence de causes techniques. "Si aucune explication à cette anomalie en termes de physique classique n'existait, il fallait envisager quelque chose de nouveau, de la physique non conventionnelle, comme modifier les lois de la gravitation", se souvient Serge Reynaud, directeur du GREX. Et personne n'était prêt à franchir ce pas.Avec le temps, le doute s'insinue et les physiciens s'évertuent à imaginer des scénarios d'explication.
Le premier postule la présence de "quelque chose" qui altérerait la trajectoire des sondes aux confins du système solaire. Certains évoquent l'existence d'une matière noire analogue à celle qu'invoquent les astrophysiciens pour expliquer les anomalies de rotation des galaxies. Or cette matière noire n'a encore jamais été observée. "Tant qu'elle n'aura pas été détectée par d'autres moyens, les anomalies de rotation des galaxies ou la dynamique des amas peuvent être décrites comme des modifications de la gravitation aux très grandes échelles", explique M. Reynaud.
 
Signature des gaz
Trois astrophysiciens danois ont publié dans le journal Nature d'août 2004 leurs résultats sur l'observation des galaxies via la signature des nuages d'hydrogène gazeux.
Les astronomes Michael Weidinger de l'Université Arhus, Johan Peter Uldall de l'Université de Copenhague, Palle Moller de l'Observatoire Meridional Europeen en Allemagne, ont découvert une technique qui pourrait fournir aux scientifiques une nouvelle méthode pour observer la "matière sombre", substance censée composer la plus grande partie de notre univers mais invisible car n'émettant pas de radiation électromagnétique. Cette technique consiste en une observation fine de la signature des gaz d'hydrogène aux alentours des galaxies.
 
Dans le modèle de l'Univers pour lequel l'espace est principalement composé de matière sombre, on suppose que de gros halos de matière sombre attirent les gaz alentour qui tombent ensuite dans leurs centres. Ces gaz neutres, principalement constitués d'hydrogène, n'émettent pas de rayonnement visible, mais en tombant dans le cone ionisant d'un quasar, rougeoient dans la raie Lyman-alpha de l'hydrogène, signalant ainsi efficacement le halo de matière sombre.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page
Les effets gravitationnels
Les étoiles et le gaz que nous voyons dans les galaxies ne représentent qu'une infime fraction de la masse totale de matière dans l'Univers. Le reste de la matère ne nous apparaît qu'indirectement, par ses effets gravitationnels. Deux modèles ou scénarios proposés par les astronomes, tentent de résoudre cette énigme: la présence de matière noire chaude, et l'existence de matière noire froide.
 
Grand Mur
Matière noire froide (Grand Mur récent)
Dans le scénario fondé sur la présence de matière noire froide, proposé notamment par James Peebles, de l'Université de Princeton, les premières structures formées étaient des objets relativement petits, telles des galaxies ou des proto-galaxies. Avec le temps, la gravitation a aggloméré ces objets au sein de structures toujours plus grandes. Dans ce modèle, le Grand Mur est relativement récent.
 
Matière noire chaude (Grand Mur ancien)
Dans le seconde type de scénarion, élaboré par Yakov Zeldovich et ses collègues de l'Université de Moscou, les particules de matière noire étaient agitées dans l'Univers primordial qu'elles dispersaient tout embryon de concentration à petite échelle. Les premiers objets furent d'immenses feuilles et des filaments de dizaines ou de centaines de millions d'années-lumière qui ne se fragmentèrent que plus tard pour former des galaxies. Selon cette hypothèse, le Grand Mur est très ancien.

Les références  Up Page
Réseau Pepe
Astrocosmos
Automates intelligents
BE Allemagne
BE Canada 27 mai 2009 n°354
Pour la Science octobre / décembre 2004 L'histoire de l'Univers n°45
 
Pourquoi ce site
Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous.
 
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Mais encore …  Up Page
Supersymétrie
Superpartenaire
La supersymétrie est une nouvelle symétrie de la nature, postulée par les physiciens des particules, qui associe à chaque particule de spin entier (ou boson) une particule de spin demi-entier (ou fermion), et réciproquement. Chaque particule connue étant ainsi dotée d'une "superpartenaire", la supersymétrie prédit l'existence de particules inédites, la rendant attrayante pour les chasseurs de matière noire.
 
Neutralinos
Celle qui retient le plus l'attention est le neutralino, un fermion superpartenaire à la fois du photon (boson qui transmet la force électromagnétique) et du boson Z° (qui transmet l'interaction nucléaire faible). Le neutralino est plus lourd que toutes les particules supersymétriques. ENPour cette raison, le neutralino est nécessairement stable.
 
Les théories de supersymétrie

Les théories de supersymétrie prédisent que les particules de matière noire interagissent peu avec les atomes ordinaires, mais sont néanmoins sensibles à l'interaction nucléaire faible. Elles sont donc une probabilité non nulle, d'interagir avec les noyaux de matière ordinaire. Dans ce cas, le noyau atomique recule, bouscule les atomes voisins qui libèrent de l'énergie sous forme de chaleur ou de lumière (a). La difficulté consiste à distinguer cette libération d'énergie de processus plus classiques, telle la radioactivité (b).
 
Une barre d'étoiles en rotation lente
Olivier Hernandez, chercheur postdoctoral du Département de physique de l'Université de Montréal, et Laurent Chemin, chercheur à l'Observatoire de Paris, viennent d'observer en mai 2009 une barre d'étoiles en rotation lente dans une galaxie spirale. Il s'agit d'une première. La galaxie observée - UGC 628 - est une galaxie à faible brillance de surface dont la masse est dominée entièrement par la matière noire. Elle est située à 230 millions d'années-lumière, possède beaucoup de gaz et n'a quasiment pas de noyau: c'est une galaxie de type tardif.
Les chercheurs ont pu observer la galaxie par interférométrie optique de type Fabry-Perot grâce à l'instrument "FaNTOmM" construit pour et par l'Observatoire du Mont Mégantic, et installe sur le télescope de 3,6 mètres Canada-France-Hawaii. Il a ainsi été possible de déterminer que la barre d'étoiles prenait environ 550 millions d'années pour effectuer un tour. Cette vitesse est la plus faible observée jusqu'à présent pour une barre d'étoiles au centre d'une galaxie et implique que UGC 628 abrite une barre lente.
Cette découverte tend à montrer qu'il existe une corrélation entre la vitesse angulaire des barres et le type morphologique des galaxies: la vitesse angulaire décroît d'une galaxie de type précoce à un type tardif. Pour les chercheurs, la présence d'une forte composante de matière sombre dans la galaxie UGC 628 pourrait expliquer en partie le ralentissement de la rotation de la barre.