*Les astronomes émettent des doutes sur la matière noire!

[Daniel JEquipe du forum]

Les propriétés des galaxies,
et leur formation même, sont généralement présentées comme des preuves
de l’existence de la matière noire. Selon une équipe d’astronomes
américains et britanniques, il en irait tout autrement... D’après
l’article qu’ils viennent de publier, les caractéristiques des galaxies
seraient au contraire incompatibles avec le modèle de la matière noire
froide.


La formation des galaxies et leur rassemblement
pour former des structures à très grandes échelles sous formes d’amas
et de super amas est l’un des sujets les plus importants de la
cosmologie. Il a très tôt conduit les cosmologistes vers de nombreuses
énigmes.


Depuis les travaux de James Jeans, il demeure clair
que les galaxies sont nées de légères surdensités de matière effondrées
sur elles-mêmes sous leur propre poids (un peu comme naissent les étoiles
dans un nuages d’hydrogène et de poussières). Mais les détails du
processus se sont singulièrement compliqués par la suite. Les
théoriciens ont dû faire intervenir les modèles de cosmologie
relativiste basés sur l’expansion de l’espace, et surtout la théorie du
Big Bang,
impliquant que toute la matière de l’Univers observable était autrefois
rassemblée dans un volume plus petit qu’un atome, dominé à un moment
donné par une formidable densité d’énergie sous forme de photons.


Dans les premières secondes de l’Univers, la pression de la lumière, dont on connaît bien les effets sur les poussières des comètes,
était tellement élevée que toute tentative de la matière pour se
rassembler en grumeaux à l’origine des futures galaxies était
contrecarrée jusqu’à un certain point. Il devenait alors impossible de
comprendre comment les galaxies avaient pu commencer à se former très
tôt dans l’histoire de l’Univers... sauf si une composante de matière
insensible aux interactions électromagnétiques, et donc à la lumière,
était déjà présente dans l’Univers observable primitif.


Cette matière, noire donc, avait pu amorcer sa
condensation sous forme de grumeaux avant la matière ordinaire sans que
les surdensités les moins importantes ne soient lissées par le flux de
photons qui, plus tard, sera devenu le rayonnement fossile
de l’Univers refroidi. Ces germes de galaxies donneront alors
rapidement naissance aux structures que nous observons actuellement en
attirant la matière normale composant les étoiles de l’Univers.


Sir James Jeans. Crédit : The University of St Andrews



La matière noire est-elle chaude ou froide, ou bien n'est-elle pas ?


Selon que les masses des particules de matière
noire sont faibles ou grandes la température du gaz qu'elles forment
chutera plus ou moins rapidement et avec elle leurs vitesses. Ainsi des
particules lourdes seront les composantes lentes d’un gaz froid à
l’origine de l’apparition de galaxies naines qui, par collisions, fusionneront pour donner les grandes galaxies comme la Voie Lactée, lesquelles s’associeront ensuite pour former les superamas de galaxies avec leurs bulles et leur structure filamenteuse.


Dans le cas de particules peu massives, elles sont
rapides et forment un gaz chaud à l’origine initialement de
condensations de matière à grande échelle et ce sont alors les galaxies
qui apparaissent en dernier. C'est le modèle de la matière noire
chaude.


Jusqu’à présent les observations favorisent toutes le modèle de la matière noire froide, dit encore le Cold Dark Matter model
ou CDM (une petite composante de matière chaude n'est pas exclue
cependant). Le problème est que dans ce scénario de croissance
hiérarchique, les galaxies évoluant au cours de l’histoire de l’Univers
par collisions et fusions en série,
une très grande variété devrait en résulter sans aucune corrélation
entre les caractéristiques des galaxies comme leur taille, leur
luminosité, leur couleur et leur masse.


Or, un groupe d’astronomes avec à leur tête Mike Disney de l’Université de Cardiff, l’un des découvreurs de la contrepartie optique du pulsar du Crabe en 1969,
vient de publier le résultat de statistiques portant sur les
caractéristiques de près de 200 galaxies découvertes initialement dans
le domaine radio, à l’aide du radiotélescope de Parkes, et examinées ensuite dans le domaine optique avec le Sloan Digital Sky Survey (SDSS).


A première vue, ce qu’ils ont découvert est en
contradiction avec le modèle CDM car des corrélations importantes ont
été découvertes entre 6 paramètres décrivant des galaxies aussi
diverses que les elliptiques, les spirales etc. Parmi ces 6 paramètres,
on trouve la masse d’hydrogène neutre, la masse totale qui tient compte
d’une hypothétique composante sous forme de matière noire, la
luminosité, etc. Selon les chercheurs, il suffirait d’un seul paramètre
pour fixer tous les autres même s’ils ignorent encore sa nature. Comme
dans le cas des étoiles avec leurs rayons et leur température, il
s’agit probablement de la masse de la galaxie.


Normalement, on l'a dit, la croissance chaotique
des galaxies dans le modèle CDM ne devrait pas permettre ce genre de
corrélations mais les tenants du modèle de la matière noire froide
affirment qu’il est encore trop tôt pour en arriver à des conclusions
aussi extrêmes. En effet, les preuves indirectes de l’existence de la
matière noire obtenues dans le cas des collisions d’amas de galaxies
ne se balaient pas d’un revers de la main. De plus, bien des choses ne
sont pas encore comprises dans la théorie de la croissance des galaxies
car il s’agit d’un domaine où les équations sont éminemment
non-linéaires. Des surprises sont donc possibles, comme le cas des vagues scélérates nous l’a rappelé récemment...


Faudra-t-il malgré tout abandonner les modèle de
matière noire pour adopter des théories comme celle de John Moffat ?
L’avenir ne devrait pas tarder à le dire, en particulier si l’on crée
sur Terre des particules de matière noire avec le LHC.


Source: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/des-astronomes-emettent-des-doutes-sur-la-matiere-noire_17189/