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Posté par Redbran le Vendredi 24/11/2017 à 12:00
La matière noire et l’énergie noire remise en question
Un chercheur de l’Université de Genève montre que l’on peut expliquer l’accélération de l’expansion de l’Univers et le mouvement des étoiles dans les galaxies sans avoir recours à la matière noire et l’énergie noire. Qui pourraient donc ne pas exister.


©DR

Depuis près d’un siècle, les chercheurs posent l’hypothèse selon laquelle il y aurait dans l’Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) plus de matière que celle que l’on peut voir, la matière noire. De même, ils avancent l’existence d’une énergie noire, plus forte que l’attraction gravitationnelle. Toutes deux permettent d’expliquer l’accélération de l’expansion de l’Univers ou les mouvement des étoiles dans les galaxies (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 deux autres Galaxie, cette fois...). Selon un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les...) de l’Université de Genève (UNIGE), ces deux hypothèses seraient caduques et les phénomènes qu’elles expliquent peuvent être démontrés sans y avoir recours. Ces résultats, publiés dans la revue The Astrophysical Journal, reposent sur un nouveau modèle théorique fondé sur l’invariance d’échelle du vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.). Deux des plus grands mystères de l’astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue...) seraient ainsi résolus.

En 1933, l’astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) suisse Fritz Zwicky fait une découverte qui laisse le monde (Le mot monde peut désigner :) incrédule: il y aurait dans l’Univers beaucoup plus de matière que celle que l’on voit. Les astronomes nomment alors cette matière inconnue «la matière noire». Ce concept allait prendre encore plus d’ampleur lorsque, dans les années 70, l’astronome américaine Vera Rubin doit elle aussi faire intervenir cette mystérieuse matière pour expliquer les mouvements et les vitesses des étoiles. Depuis, les scientifiques cherchent à identifier la matière noire grâce à la mise en place de moyens très importants (dans l’espace, au sol, et même au CERN) pour la trouver, sans succès. En 1998, deuxième coup de tonnerre (Le tonnerre est un bruit qui est produit par l'expansion brutale de la fine colonne d'air qui a été chauffé très rapidement par la foudre au cours d'un orage.), une équipe d’astrophysiciens australo-américaine découvre l’accélération de l’expansion de l’Univers, ce qui lui vaut le prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il...) en 2011. Or, malgré des moyens considérables mis en œuvre, aucune théorie ni observation (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...) ne permet de définir cette énergie noire qui serait plus forte que l’attraction gravitationnelle de Newton. Matière noire et énergie noire sont ainsi deux mystères sur lesquels buttent les astronomes depuis plus de 80 ans et 20 ans respectivement.

Un nouveau modèle fondé sur l’invariance de l’échelle du vide

Notre représentation de l’Univers et de son histoire est décrite par les équations de la relativité générale d’Einstein, de la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) universelle de Newton et de la mécanique quantique. Le modèle faisant l’unanimité à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel....) est celui d’un Big-Bang (Le Big Bang[1] désigne l’époque dense et chaude qu’a connue l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi...) suivi d’une expansion. «Dans ce modèle, il y a une hypothèse de départ qui selon moi n’a pas été prise en compte», explique André Maeder, professeur honoraire au département d’Astronomie de la Faculté des sciences de l’UNIGE, «C’est celle de l’invariance d’échelle du vide, ou en d’autres termes, que le vide et ses propriétés ne changent pas suite à une dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou maintien du volume et...) ou une contraction», précise-t-il. Or, le vide joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la bouche et à...) un rôle primordial dans les équations d’Einstein en intervenant dans une grandeur nommée constante cosmologique (La constante cosmologique est un paramètre rajouté par Einstein en février 1917 à ses équations de la relativité générale (1915), dans...) et dont dépend le modèle d’Univers qui en découle. En se basant sur cette hypothèse, André Maeder reconsidère donc aujourd’hui le modèle de l’Univers et rappelle que l’invariance d’échelle du vide est aussi présente dans la théorie fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) de l’électromagnétisme.

L’expansion de l’Univers et la vitesse des galaxies enfin expliquées ?

Après avoir fait passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à son nouveau modèle les tests cosmologiques et constaté qu’il correspond aux observations, il découvre que celui-ci prédit l’accélération de l’expansion de l’Univers sans qu’aucune particule ni énergie noire ne soit nécessaire pour expliquer l’accélération. En d’autres termes, l’énergie noire n’existerait pas puisque l’accélération de l’expansion est contenue dans les équations de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...).

Dans un deuxième temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), il s’intéresse à la loi de Newton, un cas particulier des équations de la relativité générale. Celle-ci se trouve également légèrement modifiée lorsque le modèle intègre la nouvelle hypothèse d’André Maeder. En effet, elle contient un très petit terme d’accélération vers l’extérieur, particulièrement significatif aux faibles densités. Cette loi modifiée, appliquée aux amas de galaxies (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la gravitation. En deçà de 100, on parle plutôt de groupe de galaxies, même si la frontière entre groupe et...), conduit à des masses des amas en accord avec celle de la matière visible (contrairement à ce que disait Zwicky en 1933), ce qui fait qu’aucune matière noire n’est nécessaire pour expliquer les grandes vitesses des galaxies dans les amas. Un deuxième test montre que cette loi prédit aussi des vitesses élevées pour les étoiles dans les régions extérieures des galaxies (comme l’avait observé Vera Rubin), sans qu’aucune matière noire ne soit nécessaire pour les expliquer. Enfin, un troisième test concerne la dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant l'onde ne se...) des vitesses des étoiles oscillant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) du plan de la Voie Lactée. Cette dispersion, qui croît beaucoup avec l’âge des étoiles considérées, est très bien expliquée avec l’hypothèse du vide invariant alors qu’aucun accord n’existait sur l’origine de cet effet.

La découverte d’André Maeder ouvre la voie à une nouvelle conception de l’astronomie, propre à soulever questions et controverses. «L’annonce de ce modèle, qui finalement résout deux grands mystères de l’astronomie, reste fidèle à l’esprit de la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble...): rien n’est jamais acquis, ni sur le plan de l’expérience ou de l’observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de...), ni sur celui du raisonnement de l’être humain», conclut l’astronome genevois.

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Source: Université de Genève (UNIGE)