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Posté par Isabelle le Mardi 25/11/2014 à 00:00
Surabondance de matière noire dans le voisinage solaire
Réalisée par une équipe de chercheurs de l'Observatoire Astronomique de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg) dans le cadre d'une coopération internationale, une étude récente et plus précise du mouvement des étoiles de la Galaxie a permis de mettre en évidence la surabondance de matière noire dans le voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la...) solaire. Cette étude révèle deux fois plus de matière noire que ce qui était admis jusqu'à présent et devrait encourager les expériences cherchant à détecter directement les particules élémentaires susceptibles de composer cette matière noire.


Les étoiles suivent des orbites qui tournent autour du centre de notre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de...) et ont également des oscillations de part et d'autre du plan galactique (une orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) est matérialisée par une ligne tracée en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) sur la figure). Le dénombrement des étoiles et la mesure de leur distances et vitesses permettent de déterminer la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une...) générée par la matière noire. © The RAVE collaboration

L’équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...), composée de chercheurs européens, australiens, américains et canadiens regroupés depuis plus de dix ans autour d'un programme d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...) dénommé RAVE (1) (RAdial Velocity Experiment) a mesuré les vitesses et compositions chimiques de 500 000 étoiles. Une dizaine de milliers d'entre-elles, des géantes rouges dite du "clump" (2) dont les distances sont mesurées avec précision, ont servi à sonder le voisinage solaire sur une distance de 2000 parsecs (6000 années-lumière) autour du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine...).

Ces observations sondent un grand volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) d'espace en dehors du disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière,...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers...) de la Galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) ainsi que la force générée par la matière noire. La quantité de matière noire qui en est déduite y est très supérieure à celle nécessaire pour expliquer la rotation des étoiles autour du centre Galactique. Cela implique qu'en plus d'un halo de matière noire formé aux premiers âges de la Galaxie (il y a 12 milliards d’années), cette dernière possède également un disque de matière noire. Ce disque sombre résulterait de l'accrétion de petites galaxies satellites (Satellite peut faire référence à :): les mini-halos de ces galaxies satellites accrétées fusionneraient puis formeraient un disque aplati. Ces observations viennent confirmer les prédictions d’un tel mécanisme déjà obtenues par des calculs numériques appuyés sur des bases théoriques.

On notera également que la théorie effective MOND fait une prédiction similaire. MOND est une théorie alternative à la relativité ; elle modifie les lois de la gravité et s'affranchit de l'hypothèse de la matière noire. Une de ses prédictions est l'existence d'un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de force différent de la force newtonienne. Dans le cas de notre Galaxie, le champ de forces est alors semblable à celui d'un disque de matière noire, donc semblable au champ de forces observé.


Carte du ciel montrant les 500000 étoiles observées par la collaboration RAVE. Les couleurs indiquent la vitesse (On distingue :) des étoiles. © The RAVE collaboration, fond: © 2000 Axel Mellinge

Note(s):

(1) RAVE (RAdial Velocity Experiment) est une coopération internationale comprenant une quarantaine (La quarantaine (venant de l'italien : quaranta giorni, qui signifie 40 jours, ou bien du français : quarantaine de jours) est le fait de mettre à l'écart des personnes...) de chercheurs et ingénieurs. Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) a débuté en 2000 et a visé à observer les spectres de 500 000 étoiles, de mesurer leur vitesse et de déterminer les abondances de nombreux éléments chimiques.
Les observations ont été menées à Siding Spring, observatoire astronomique (Un observatoire astronomique est un lieu destiné à l'observation astronomique. Les laboratoires modernes sont largement dotés d'instruments scientifiques; d'abord mécaniques (quadrant,...) australien situé à 500 kilomètres à l'est de Sydney.

(2) étoile géante du 'clump': ces étoiles brulent en leur centre l'hélium et le transforme en carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.). C'est un stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.) avancé dans l'évolution des étoiles. Ces étoiles sont identifiées par leur couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) et la gravité à leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...). Elles ont toutes une même luminosité, ce qui permet de déduire leur distance en mesurant pour chacune son éclat apparent.

Pour plus d'information voir:
Weighing the local dark matter with RAVE red clump stars, O. Bienaymé, B. Famaey, A. Siebert, K. C. Freeman, B. K. Gibson, G. Gilmore, E. K. Grebel, J. Bland-Hawthorn, G. Kordopatis, U. Munari, J. F. Navarro, Q. Parker,W. Reid,G. M. Seabroke, A. Siviero, M. Steinmetz, F. Watson, R. F. G. Wyse, T. Zwitter, Astronomy and Astrophysics, November 2014


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Source: CNRS/INSU