MOND
La petite histoire
Comprendre simplement
Domaines de présence
Son interprétation dans l'avenir
Les références
Mais encore
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La petite histoire  Up Page
Lois de Newton
Les différentes manifestations de la divergence de la masse, reflétées par les mouvements au sein des systèmes galactiques, découlent de l'utilisation d'une formule unique de la physique newtonienne. Cette formule combine deux lois élémentaires: la loi de la gravitation de Newton (la force de gravité entre deux corps est proportionnelle aux deux masses et inversement proportionnelle au carré de leur distance) et la deuxième loi de Newton (la force est proportionnelle à l'accélération). L'accélération d'un corps en orbite dépend de la vitesse et de la taille de l'orbite. En combinant tout ceci, on déduit la relation entre masse, vitesse et taille de l'orbite.

Comprendre simplement  Up Page
Dynamique newtonienne
L'extrapolation de ces lois aux galaxies n'a jamais été directement vérifiée. Deux révisions radicales de la physique ont déjà été nécessaires. Le premier changement, qui a affiné la dynamique newtonienne, s'est traduit par la théorie de la relativité, à la fois la théorie restreinte (qui a transformé la deuxième loi de Newton, vitesses élevées) et la théorie générale (qui a modifié la loi de la gravitation, gravité importante). Le second changement de la physique classique a conduit à la théorie quantique, qui rend compte du comportement de systèmes microscopiques et de systèmes macroscopiques dans certaines conditions.

Domaines de présence  Up Page
Loi de la gravitation modifiée
Dès 1923, l'astronome anglais James Jeans proposait de modifier l'assujettissement des lois de la gravité aux distances quand on se place aux échelles galactiques.
Une nouvelle modification de la relation entre gravité et distance fut proposée en 1963 par Arrigo Finzi, alors à l'Université de Rome, comme solution possible au problème de la matière noire dans les amas.
 
MOdified Newtonian Dynamics

Au début des années 1980, fut proposé une modification qui changeait la relation entre la force et l'accélération quand cette deuxième est faible. Aucun changement de l'accélération autour de la Terre (10 m/s²) n'est observé. Cependant, les changements s'observent autour de l'accélération du Système Solaire (10-10m/s²), c'est-à-dire aux échelles nanométriques de l'accélération galactique.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page
Nouvelle constante universelle
Le point de départ d'une idée connue sous le nom de MOND (de l'anglais MOdified Newtonian Dynamics, ou dynamique newtonienne modifiée) voit ainsi le jour.
MOND requiert une nouvelle constante universelle, nommée a0, la deuxième loi de Newton s'applique. A l'inverse, quand l'accélération est petite par rapport à a0, la deuxième loi de Newton est modifiée: la force devient proportionnelle, cette fois, au carré de l'accélération.
Pour rendre compte de l'accélération observée dans les galaxies, MOND prédit une force plus petite - et donc moins de masse, source de gravité - que la dynamique newtonienne. De cette façon, nous pouvons nous dispenser de matière noire.
 
Masse observé et masse déduite

Les divergences entre la masse observée et la masse déduite de leurs dynamiques de tous les types de systèmes galactiques (des petits amas globulaires d'étoiles et des galaxies naines jusqu'aux groupes et aux amas de galaxies) sont inversement proportionnelles à l'accélération caractéristique, et se conforment en cela au modèle MOND. Les modèles de matière noires ne sont pas en mesure d'expliquer cette corrélation.
 
La relation de Tully-Fisher

La relation de Tully-Fisher (a) relie la vitesse orbitale des étoiles de la périphérie des galaxies à la luminosité des galaxies: un échantillon de galaxies spirales (les points blancs) se répartit sur une droite. L'analyse de celle-ci révèle une loi de puissance avec une pente de 3,9, ce qui, compte tenu de la précision des mesures, est en accord avec la valeur prédite par MOND, soit 4. Les courbes de rotation pour différentes galaxies montrent comment la vitesse orbitale varie avec la distance au centre galactique. Les données sont en accord avec les prédictions de la théorie MOND (en jaune), mais pas avec les modèles actuels de matière noire (en rouge).

Les références  Up Page
Réseau Pepe
Pour la Science octobre / décembre 2004 L'histoire de l'Univers n45
 
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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
Les insuffisances de MOND
Pour efficace qu'ele soit, la théorie MOND n'en reste pas moins pour le moment une théorie phénoménologique ad hoc, c'est-à-dire qu'elle n'a ni été motivée ni été construite sur des principes fondamentaux. Elle résulte d'une besoin direct de décrire et d'expliquer un corpus d'observations, ce qui n'est pas sans rappeler le développement de la mécanique quantique, mais aussi celui du concept de matière noire ...
 
Deux phénomènes ne rentrent pas dans la théorie MOND, d'une part les observations fondées sur l'effet de lentille gravitationnelle (vitesses et gravités extrêmes), et les amas riches en galaxies (accélération a0 obtenue à 10 000 Terre-Soleil) d'autre part.
 
Coïncidence numérique
La valeur a0 est environ égale au produit de deux constantes importantes: la vitesse de la lumière et la constante de Hubble (cest-à-dire le taux d'expansion actuel de l'Univers). Il est également proche de l'accélération produite par l'énergie sombre. Cette proximité numérique, s'il ne s'agit pas d'une simple coïncidence, pourrait nous dire soit que la cosmologie détermine d'une façon ou d'une autre dans les lois locales de la physique (tel le principe d'inertie et la loi de la gravitation) pour produire MOND, soit qu'un agent commun affecte à la fois la même trace.
 
L'inertie
MOND semble indiquer que l'inertie n'est pas une propriété inhérente aux corps, mais qu'elle serait acquise par le corps par le biais de son interaction avec l'Univers dans son ensemble.
Cette idée s'inscrit dans le cadre d'un concept ancien, le principe de Mach, qui attribue l'inertie à une telle interaction.
 
La physique offre de nombreux exemples où l'inertie effective de particules n'est pas une propriété inhérente, mais bien produite par l'interaction avec un milieu sous jacent. Par exemple, les électrons dans les solides se comportent comme si leur inertie avait été fortement modifiée par le reste du solide. Un effet analogue serait-il responsable de la véritable inertie ? Dans un tel cas, quel agent empêcherait l'accélération et produirait l'inertie ?
Une autre possibilité, le vide, lequel est également invoqué en cosmologie pour expliquer l'énergie sombre.