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Qu'est-ce que la matière noire ?
La matière noire est une des questions ouvertes en astrophysique.
Ce problème a étémis en évidence dès
1932 par Zwicky dans les amas de galaxies (Coma, Virgo). La loi de gravitation
nous permet de relier la vitesse v d'un système (de dimension
r) à sa masse M, selon une loi du type v2=M/r.
Les champs de vitesse des galaxies et amas de galaxies sont étudiés
en détail, et la masse de ces objets peut en être déduite.
Alors que la vitesse permet d'estimer la masse dynamique, la lumière
trace en première approximation la masse "visible" contenue dans
les amas et galaxies (étoile, gaz...). Il s'agit donc de deux estimations
de masse indépendantes. Or, il y a un désaccord d'un facteur
10 (resp. 100) à l'échelle des galaxies (resp. amas). Une
étude détaillée montre que cette matière noire
domine la masse des galaxies à l'extérieur du disque optique.
Pour une galaxie comme la Voie Lactée, la masse visible est répartie
dans le disque (et un peu dans le bulbe) et s'étend jusqu'à
10-20 kpc, alors que la masse invisible a une distribution plutôt
sphérique et s'étendrait jusqu'à 100-200 kpc.
Comme l'illustre la figure suivante, on ne détecte pas le halo
de matière noire dans aucune des longueurs d'onde où l'on
observe la Voie Lactée.
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Cette figure a été réalisée par la
NASA (Astronomical Data Center et Astrophysics data Facility)
et est tirée du site en anglais sur la Voie Lactée :
http://adc.gsfc.nasa.gov/mw/milkyway.html.
Elle montre la Voie Lactée observée de la Terre dans
différentes bandes de longueur d'onde. On voit clairement un
disque (et un bulbe dans l'optique), mais aucune structure sphérique
à grande échelle n'apparaît à aucune longueur
d'onde i.e. on ne voit pas le halo de matière noire. On voit
que la matière est répartie dans un disque (et un bulbe
dans l'optique). Ces images sont projetées en coordonnées
galactiques. |
Qu'est-ce que cela signifie ? Soit la gravitation est fausse à
ces échelles, soit il y a de la masse que l'on ne voit pas. La
première piste est explorée par quelques chercheurs (Milgrom,
Sanders et collaborateurs), mais semble difficile à admettre, dans
la mesure où des manifestations de la loi de gravitation à
ces échelles sont extrêmement bien comprises. Le phénomène
de lentille gravitationnelle est le plus spectaculaire d'entre eux. À
l'heure actuelle, le consensus est plutôt en faveur de la matière
noire, c'est-à-dire de la matière ``invisible'' qui échappe
à la détection. - Ainsi, la matière interstellaire
qui se manifeste sous la forme d'extinction (comme le spectaculaire Sac
à Charbon) est de la matière bien identifiée et détectable,
et ne constitue pas de la matière noire.. On entend par matière
noire (ou sombre) de la masse gravitationnelle qui n'est pas détectable
avec l'instrumentation dans nous disposons. Ainsi, 90 % de la masse
de la Voie Lactée est invisible, et sa nature nous est inconnue.
Pour plus d'informations sur la matière noire, voici quelques
sites :
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