Introduction

MOND ((en) Modified Newtonian dynamics, en français : « dynamique newtonienne modifiée ») est une théorie physique, adaptée de la mécanique classique, proposée pour expliquer le problème de la courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du...) de rotation plate des galaxies spirales ((voir page de discussion)). Elle constitue une alternative au concept de matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre), traduction de l’anglais...), dont l'existence n'a toujours pas pu être mise en évidence.

Il a été calculé que si la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) noire existait, alors elle aurait une abondance au moins cinq fois plus importante que la matière baryonique, pour constituer de 83 % à 90 % de la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) totale de l'Univers observable (L'univers observable est un terme utilisé en cosmologie pour décrire la partie visible de...), selon les modèles de formation et d'évolution des galaxies, ainsi que les modèles cosmologiques.

MOND repose sur une modification de la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) loi de Newton aux accélérations très faibles. Elle est généralisée dans le cadre d'une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) relativiste, la théorie tenseur-scalaire.

Le problème de la gravitation

En 1932, l'astrophysicien américain Fritz Zwicky (Fritz Zwicky est un astrophysicien américano-suisse né le 14 février 1898...) constate que dans les grands amas de galaxies (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la...) la vitesse (On distingue :) de ces dernières comparée aux modèles théoriques révèle un écart très important. En effet, à ces vitesses, la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) de la galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...) (que l'on déduit de la luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...) de celle-ci) ne suffirait pas à les maintenir : elles devraient s'éloigner. Il proposa alors que cet écart était lié à la présence d'une source de gravitation non visible, c'est-à-dire autre que stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...).

Néanmoins, ses calculs pour déterminer la proportion de cette « matière noire » ont montré qu'elle était bien plus représentée que la masse visible.

La courbe de rotation prévue par les équations de Newton (A) et la courbe observée (B) , en fonction de la distance au centre de la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...).

À partir de 1978, on commence à observer le phénomène à une échelle plus petite. On remarque que dans les galaxies, plus les étoiles sont éloignées du noyau galactique, plus leur vitesse angulaire (En physique, et plus spécifiquement en mécanique, la vitesse angulaire ω, aussi appelée...) est élevée. L'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) initiale de cette uniformité de la vitesse fut inattendue car la théorie de la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de Newton prédisait que les objets plus éloignés ont une vitesse moindre. Par exemple, les planètes du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...) orbitent avec une vitesse respective qui décroît alors que leur distance respective croît par rapport au Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). On se retrouve avec le même problème : comment expliquer qu'à un point (Graphie) donné la mesure soit supérieure à la valeur théorique ?

De même, la vitesse que peuvent maintenir les objets soumis à la gravitation doit correspondre, d'après la théorie de Newton, à la force exercée par elle, c'est-à-dire de la masse présente. On observe pourtant que les galaxies sont plus lumineuses au centre qu'en bordure : la théorie de Newton n'est vérifiée que s'il existe une masse supplémentaire : la matière noire revint de nouveau faire parler d'elle.

On peut toutefois « observer » la matière noire : l'effet de lentille gravitationnelle (Les lentilles gravitationnelles déforment l'image que l'on reçoit d'un objet astronomique comme...) — non expliqué par la théorie MOND (MOND ((en) Modified Newtonian dynamics, en français : « dynamique newtonienne...) — permet de déduire la masse d'après les équations de la relativité générale : on se rend ainsi compte que la masse observée ne correspond pas à la masse prédite. Une interprétation équivalente, utilisée par la généralisation (La généralisation est un procédé qui consiste à abstraire un ensemble de...) de la théorie MOND, appelée théorie tenseur-scalaire (TeVeS), est qu'en réalité c'est le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de gravitation qui est modifié.

Ces deux approches ne peuvent pas être départagées par les observations actuelles, si on admet l'existence d'énergie sombre (En cosmologie, l'énergie sombre est une forme d'énergie hypothétique remplissant tout l'Univers...) et d'une certaine forme de matière noire dans la théorie MOND/TeVeS.