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Connaissances en 2015
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Novembre 2018
San
danger pour la planète, un ouragan de matière noire déferle actuellement sur
la Terre à la vitesse de 500 km/s.
On déduit sa présence sur la base des mouvements des étoiles et des galaxies. Ce
flux stellaire, décelé en 2017 (mission Gaia), trouve son origine il y a
plusieurs milliards
d’années. Notre Galaxie happait
une autre plus petite, en aspirant la plupart de ses étoiles. De
cette collision galactique, il resterait aujourd’hui un flux stellaire
composé d’environ 30 000 étoiles en mouvement associées à la matière noire. |
Le
mystère de la matière noire, comptant pour presque un
quart de l'Univers, enfin décodé? Les
scientifiques, suite à une expérimentation à bord de l'ISS (avec un spectromètre
magnétique Alpha), ont observé un excès d'antimatière d'origine inconnue
parmi les rayons cosmiques: des positrons
(antiélectrons) qui pourraient provenir de la destruction de particules de
matière noire. Suite
aux observations du satellite
Planck, la proportion d'énergie sombre est revue de 72,8% à 68,3%. |
Définition |
L'Univers
est constitué:
d'une masse visible: étoiles, planètes,
poussières, gaz …
d'une masse totalement impossible à
observer, mais révélée par les calculs.
Cette
masse est nécessaire pour expliquer les mouvements d'objets lointains qui
évoluent plus vite que prévu en ne considérant que la matière visible. |
Histoire |
En 1933,
on observe les amas galaxies Virgo et
Coma.
Leurs
galaxies devraient
s'éloigner les unes des autres or, elles
restent groupées.
Les calculs
faits montrent qu'il faut ajouter 90% de masse noire.
En 1998,
Adam Riess (né en 1969) et Brian Schmidt (né en 1967) mettent en évidence le
phénomène d'accélération de l'expansion de l'Univers, signe probable que
celui-ci contient une forme mystérieuse d'énergie appelée énergie noire. |
Ce que l'on sait en 2001 |
Si l'Univers
est clos, la matière sombre constitue 90% de la masse totale de l'Univers.
La nature
de cette masse manquante est encore inconnue; que des hypothèses:
Machos: massive
compact halo objects - naines brunes.
Wimps: weakly
interacting massive particles - nouveau type de particule massive ?
Neutrino: cette
hypothèse n'est plus retenue. |
La
matière noire est une matière fantôme qui serait formée de particules exotiques
de grande masse, six fois celle des particules ordinaires, et qui ont de
faibles interactions avec la matière visible. |
L'univers
est vide !
Effectivement, l'univers est bien étrange: 1) La matière observable ne représente que 5% de
l'univers. Il en faut 23% de plus pour expliquer pourquoi les galaxies s'attirent avec la force que nous constatons et encore
72% (oui !) pour expliquer pourquoi l'univers grossit en accélérant. 2) Et même parmi, les pauvres 5% de matière, il n'y
a que du vide ou du moins de l'énergie. Les physiciens confirment que cette
matière n'est en fait rien d'autre que des fluctuations du vide
quantique. Ils ont simulé l'activité frénétique qui se déroule à l'intérieur
des protons et des neutrons et ont montré que ces particules fournissent la
quasi-totalité de la masse de la matière ordinaire. 3) En effet, chaque proton ou neutron
est composé de trois quarks, mais
les masses individuelles de ces quarks ne représentent qu'environ 1 % de la
masse de la particule.
Selon la théorie, il est créé par la force qui lie les quarks entre eux,
appelée force nucléaire forte. En termes quantiques, la force forte est
véhiculée par un champ de particules virtuelles appelées gluons,
qui apparaissent et disparaissent au hasard. L'énergie de ces fluctuations du
vide doit être incluse dans la masse totale du proton et du neutron. 4) Jusqu'à récemment, les calculs se concentraient
sur les gluons virtuels et ignoraient une autre composante importante du vide
: les paires de quarks et d'antiquarks virtuels. Des paires quark-antiquark
peuvent surgir et transformer momentanément un proton en une particule
différente, plus exotique. En fait, le véritable proton est la somme de
toutes ces possibilités à la fois. 5) Conclusion: la formule E = mc²
n'est pas vaine. L'univers est fait essentiellement d'énergie qui bouillonne.
Et, on n'en connait pas encore grand-chose malgré les énormes avancées du XXe
siècle: théorie
de la relativité et théorie quantique. Sans compter les découvertes récentes du boson de Higgs et
des ondes
gravitationnelles. |
Anglais |
Missing
mass Matter that is not directly visible but is
inferred to exist in order to provide sufficient gravitational attraction to
account for several aspects of the large-scale motion of matter in cosmology. |
SUITE sur cette page |
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En savoir plus |
Astronomie – Débutant
Cosmologie
– Index |
Site |
Les
mystères de l'Univers sombre – Esa Kids |
Livre |
Le mystère
de la matière noire – Dans les coulisses de l'Univers – Gianfranco Bertone – Dunod – 2014
Tout ce
que nous ne savons pas encore – Le guide de l'Univers inconnu – Jorge Cham &
Daniel Whiteson – Flammarion – 2018 – Abordable par tous, facile et
plaisant à lire |
Développements
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N'avoir
aucune idée du contenu de l'Univers, c'est le mystère des mystères ? C'est vrai ! On
ignore tout de 96 % de son contenu. La matière lumineuse dans les centaines de milliards de galaxies observables n'en constitue qu'un demi pour cent ! Ça nous remet à
notre place. Malgré toutes les connaissances acquises, nous vivons dans un Univers-iceberg dont on ne voit que
la partie émergée. On parle beaucoup de cette mystérieuse énergie noire responsable
de l'accélération d'un Univers composé,
pour une part, de quelque chose qui n'émet aucune lumière visible, mais
exerce de la gravité et qu'on
appelle matière noire. Elle serait
constituée d'une infime proportion de protons
et de neutrons, comme vous et moi – les astrophysiciens parlent de
matière noire "ordinaire", qui cohabite avec une matière noire
"exotique" dont on ne connaît aucunement la nature ! L'Express
– 13 août 2011 |
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Pour expliquer la mécanique céleste des galaxies et en
tenant compte des lois de la physique connues aujourd'hui, il faut trouver
dans l'univers
10 fois plus de masse que celle qui est visible actuellement. Ou alors, ce
serait la révolution des lois de la physique. Scénario non envisagé à ce
jour.
Aucune explication à ce jour (1995). Celles qui ont été
tentées:
La généralisation des planètes du système solaire à
l'univers entier: cela ne compterait que pour quelques millièmes de masse
supplémentaire;
La masse des gaz interstellaires;
Les naines brunes (soleil n'ayant pas réussi leur
allumage): on n'arriverait qu'à 10% du compte
Les trous noirs: les déformations des galaxies seraient
observables;
Les mini-trous noirs répartis; ou encore
Les neutrinos très nombreux: s'ils avaient une masse
suffisante même epsilonesque: en fait, leur masse est encore plus petite que
cela, pratiquement nulle!
Seules pistes encore explorées:
Les particules
exotiques hypermassives, et
Les naines brunes |
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90% de la masse de
l'Univers est de la matière noire, non directement observable. Cette matière noire n'émet aucun rayonnement, visible ou
non. Mais
elle dévie la lumière: effet de lentille gravitationnelle découvert en 1985. 200 000 galaxies ont été analysées par les chercheurs de
l'IAP (Institut d'Astronomie de Paris). Ils
ont cartographié une petite région de l'Univers. La
répartition de la matière noire est filamenteuse. Une
gigantesque toile, dont les nœuds seraient les amas de galaxies. On est toujours loin de savoir de quoi cette matière
noire est constituée. Certains chercheurs parlent de particules super
symétriques: axions, wimps … |
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10-29 g / cm3
La
densité moyenne
Celle connue aujourd'hui ne représente que 1/10 de
cette valeur.
Le monde serait donc infini.
Mais cette valeur n'est que la limite basse.
Existe-t-il une matière cachée?
Les astrophysiciens la cherchent. |
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La quantité de matière observée dans l'univers est très
faible: 0,1 nucléon (proton) par m3
Les manifestations de la gravité montrent que l'univers
est 10 fois plus dense que ce que donne l'observation directe.
La valeur critique est la densité, au-delà de laquelle
le monde serait en récession.
La masse manquante
est toujours une énigme en 1994.
On a même observé par infrarouge une densité de
l'univers encore plus grande, voisine de la densité critique.
Il faudrait expliquer 99% de masse non observée et
relancer le débat: expansion ou récession? |