homogénéité de la matière noire.

[papy-alain]

Bonjour à tous.

Lorsqu'on mesure un mouvement de rotation trop rapide des galaxies, qui ne peut être expliqué que par la présence de la matière noire, on constate que ce phénomène est uniforme. Cela suppose donc une parfaite homogénéité de la répartition de masse de cette matière noire. Mais comment cela est il possible ? Etant soumise aux mêmes lois gravitationnelles que la matière ordinaire, il me semble qu'elle devrait en subir les mêmes contraintes, c'est à dire un aplatissement réduisant le disque galactique à une épaisseur relativement mince, perpendiculairement à l'axe de rotation. Or, apparemment, ce n'est pas le cas. Pourquoi ?
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[Gloubiscrapule]

La matière noire, de par son interaction seulement gravitationnelle, ne fait pas de collisions, n'émet pas de rayonnements, n'en absorbe pas. Elle ne perd donc pas d'énergie par ces processus. S'il n'y a pas de perte d'énergie il n'y a pas d'effondrement, contrairement à la matière normale....

[Gilgamesh]

Lorsqu'on mesure un mouvement de rotation trop rapide des galaxies, qui ne peut être expliqué que par la présence de la matière noire, on constate que ce phénomène est uniforme. Cela suppose donc une parfaite homogénéité de la répartition de masse de cette matière noire.

Non,

La matière noire
Le fait que les courbes de rotation soient plates aux grands rayons permet de déterminer la variation de densité dans un halo à symétrie sphérique :
loin du centre le profil doit obéir à une loi de puissance, la densité décroissant vers l'extérieur comme r^-α, avec α égal à 2. On parle de profil isotherme car c'est le profil qu'adopte à l'équilibre un système autogravitant à une température donnée. On peut calculer la masse noire contenue à l'intérieur d'une sphère de rayon R, et on trouve que cette masse croît linéairement avec R. Ceci indique que cette loi de puissance ne peut pas être valable pour des rayons arbitrairement grands, et pour connaître la masse totale, il faut donc savoir à quel rayon s'arrête le halo. Ceci est difficile à déterminer en pratique, car loin du centre on ne dispose plus de traceur visible susceptible de nous donner des informations sur la matière noire. Par contre on peut utiliser les mouvements relatifs de galaxies suffisamment proches pour que les halos de matière noire s'interpénètrent, ou les informations que l'on peut glaner en utilisant le phénomène de lentille gravitationnelle. Il en résulte des incertitudes expérimentales pas vraiment négligeables sur la masse totale des halos de matière noire. Quant au profil, la dépendance en r^-2 est assez bien établie, loin du centre des halos.

[papy-alain]

Merci pour ces réponses.
@ Gilgamesh : précis, comme toujours
@ Gloubi : Ce n'est pas la première fois que tu attires mon attention sur cette particularité :

La matière noire, de par son interaction seulement gravitationnelle, ne fait pas de collisions, n'émet pas de rayonnements, n'en absorbe pas. Elle ne perd donc pas d'énergie par ces processus. S'il n'y a pas de perte d'énergie il n'y a pas d'effondrement, contrairement à la matière normale....

mais je n'arrive pas à intégrer cette notion. Si je lâche mon bic, il tombe sur mon bureau sans qu'il ait besoin d'émettre un rayonnement ou d'en absorber. Si je capture de la matière noire et que j'en fais une boulette, elle va flotter dans la pièce ???

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gloubiscrapule]

Quand tu laches ton bic, les électrons de celui-ci vont intéragir avec les électrons de la table par l'interaction électromagnétique et ton bic va perdre toute son énergie cinétique dans le choc, qui sera transformée en chaleur (mais c'est imperceptible) et/ou en déformation (le bic peut se casser). Résultat ton bic part d'une hauteur h1 et finit à une hauteur h2 < h1, il y a bien eu effondrement.

Si tu fais la même expérience en lachant un bic de matière noire , celui ci va passer à travers ta table, à travers le sol, traverser la Terre de part en part, va ressortir de l'autre côté, va s'arrêter à la même hauteur de laquelle tu l'as laché mais de l'autre côté de la Terre et va retomber, retraverser la Terre, retraverser ta table, s'arrêter au niveau où tu l'as laché, et retomber, retraverser la terre etc... Et tant qu'il n'y a pas de perte d'énergie il fera ça.
Autrement dit si tout le monde prend un bic de baryons sur Terre et le lache, ils finiront tous par Terre dans une boule de rayon R+h2.
Si tout le monde lache un bic de matière noire, ils seront tous quelque part dans une boule de rayon R+h1. Avec h1 > h2, tu auras donc les baryons plus condensés, effondrés, et la matière noire diffuse qui n'a pas réduit son volume initial.

[papy-alain]

ok, je comprends mieux. Merci, Gloubi.

Au fait, sait on s'il y a de la matière noire uniquement au sein des amas galactiques ou si, au contraire, il y en a aussi dans les grands espaces loin de toute matière ordinaire ?

[Gloubiscrapule]

Trouver un espace loin de toute matière ordinaire ça va être dur! Quoi qu'il en soit, y en a partout, comme la matière normale...