Matière noire et Gravitation

[KanYeW]

Bonjour,
Je m'excuse d'avance si ce genre de question a déjà été posée sur le forum mais je n'ai pas trouvé.
Je me posais donc la question de savoir pourquoi on privilégié l'existence de cette matière noire et pas l'hypothèse que ce pourrait être la théorie d'Einstein qui n'est pas assez générale (sans jeu de mots). Parce que du peu que je connais, ça me fait un peu penser à l'histoire de Mercure dont on ne comprenait pas l'avance du périhélie jusqu'à Einstein. Il y avait également un astronome (dont je ne me souviens plus le nom) qui avait postulé l'existence d'une autre planète qui était à l'origine de cette anomalie (comme pour Uranus il me semble) mais sans succès. Alors pourquoi ce ne serait pas le cas ici aussi ? De plus est-on sûr (je me doute que oui) que ce ne pourrait pas être un effet "bizarre" de la RG (je sais pas moi résonance gravitationnelle, je dis n'importe quoi hein...).
Parce que cette histoire (je pense pas à être le seul) me fait penser à l'histoire de l'éther au début du 20ème siècle. Après je me doute qu'il y a des gens plus habilités que moi qui y ont réfléchi et qui surement ont du prendre des pincettes pour ne pas refaire la même erreur que leurs prédécesseurs mais j'aimerai bien qu'on me dise les raisons du pourquoi on introduit cette matière noire.
Merci d'avance,
KanYeW
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[Deedee81]

Salut,

La question a déjà été discutée plusieurs fois, en effet.

Et plusieurs hypothèses existent sur la matière noire, dont une différence dans la théorie de la gravité. Par exemple, la théorie MOND.

Bien qu'il ne soit pas exclu que la matière noire soit composée de plusieurs choses (une véritable substance ET une gravité modifiée) l'hypothèse que ce soit une gravité modifiée semble être devenue plutôt douteuse. Ceci grâce aux cartographies maintenant fort précises de la matière noire (ou si on veut "des écarts aux effets dû à la matière visible avec une gravité newtonienne ou relativiste)"), grâce aux effets de microlentilles gravitationnelles.

En effet, si c'était le cas à taille égale, l'effet devrait être proportionnel à la masse de la galaxie. Or on observe des variations non négligeables dans les proportions de matière noire. Certaines galaxies naines (qui devraient être pauvre en matière noire si c'était un écart à la gravité) sont particulièrement riches en matière noire.

En outre, on observe parfois dans des collisions de galaxies que la matière noire a.... continué sur sa lancée !!!! Un phénomène totalement inexplicable avec une gravité modifiée.
La matière noire fini par revenir (via la gravité) et après quelques oscillations elle se stabilise dans la nouvelle galaxie formée (elle n'a aucune viscosité sauf une viscosité purement dynamique liée à la gravitation et à la structure chaotique d'un tel "nuage" de matière noire, à l'occasion elle doit perdre un peu de matière noire par "évaporation" ce qui pourrait expliquer selon moi que les galaxies naines sont anormalement riches en matière noire. Suite à la croissance hiérarchique par collision de galaxies, une partie de la matière noire est évacuée. Un tel phénomène "d'évaporation" est aussi vu dans les amas globulaires qui ont tendance à perdre de temps en temps une étoile trop rapide, avec pour résultat un amas qui perd en vitesse moyenne et se contracte).

Plus d'infos qantitatives et de références précises si Gilgamesh passe par là.

[KanYeW]

Bonjour,
Merci de votre réponse très intéressante. J'ai vu justement un reportage sur arte l'autre jour qui parlait de matière noire d'où ma question. En effet il présentait la répartition en 3D de la matière noire dans une galaxie mais ça m'avait pas convaincu vu que c'est fait par l'effet de lentille gravitationnelle je vois pas en quoi ça discrédite une théorie de la gravitation modifiée. Mais l'argument des galaxies qui se traverse et la matière noire qui continue est quand même fort .
Il me tarde vraiment (je me doute là aussi que je ne suis pas le seul) qu'on sache enfin ce que c'est que cette matière noire ! Est-ce qu'il y a une théorie qui est privilégiée en ce moment ?
Sinon pour la théorie MOND j'avais lu avant de poster mais elle prend pas en compte la RG ou du moins elle n'explique pas certains phénomènes qu'explique la RG si j'ai bien lu.
J'attends patiemment Gilgamesh pour les références .

[eudea-panjclinne]

Matière Noire et Energie Noire : de purs et simples produits de la Relativité Générale ?
Je ne sais pas ce qu'il faut en penser.

[A voir en vidéo sur Futura]

[yves95210]

Matière Noire et Energie Noire : de purs et simples produits de la Relativité Générale ?
Je ne sais pas ce qu'il faut en penser.

Que l'idée était séduisante, mais que (entre autres problèmes) les ordres de grandeur ne collent pas : l'auteur de la publication présentée par cet article surestime de plusieurs ordres de grandeur les champs gravitomagnétiques créés par les mouvements des différentes structures qu'il envisage.
Mais certaines des observations qu'il mentionne sont également difficiles à expliquer simplement par l'existence de la matière noire.

[illusionoflogic]

était ?

J'ai lu et vraiment j'accroche, le magnétisme (une composante de l'EM) n'apparait pour les particules de matières baryoniques que par le spin et autre isospin, qui sont là, une des propriétés des particules massives (donc photon et gluon exclus) pourtant on dit bien :
-il n'existe aucun écran (barrière, comme la "coulombienne") de "matière connue" contre les perturbations magnétiques "pures" : sauf les supraconducteurs ? (oui mais ils ont un point de "rupture" magnétique, si je dis pas n'importe quoi )
-il n'existe pas d'écran à la prolongation de la déformation de l'espace-temps (l'interaction gravitationnelle).

Et elles supportent toutes 2, l'EM et la gravitation une "portée" semblant infinie ... peut être que l'ordre dans lequel certains essaient d'imbriquer les théories (enfin les intéractions au sens où elles sont naturalisées ) est théoriquement une impasse !

Donc la masse est liée directement et indirectement (c'est un peu ce qui était cherché avec les monopôles magnétiques, non ? une quantité magnétique pure qui s'est "matérialisé" par le spin ) au magnétisme (et d'une manière si détournée (subtile ?) qu'elle apparait comme un effet, une conséquence de la RR + MQ avec la théorie quantique des champs), et là, je lis quelle est effective en RG mais négligeable ... c'est quand même fort !

Enfin on verra ...

[illusionoflogic]

Sinon pour la théorie MOND j'avais lu avant de poster mais elle prend pas en compte la RG ou du moins elle n'explique pas certains phénomènes qu'explique la RG si j'ai bien lu.

Bonjour KanYeW, il y a TeVeS (MOND relativiste).

Sinon, je suis assez d'accord, pour dire que de la matière noire, on en a déjà un petit % (les neutrinos = matière noire chaude ou relativiste) ... je pense qu'il manque un bon % de "véritables particules de matière noire froide" et un effet de la RG qui "aligne et amplifie" tout ce petit monde (baryon + MN) pour que la résultante (les 20%) soit ce que l'on observe au niveau galactique, voir peut être + ... à l'univers observable : la constante cosmologique (80%) avec le terme prépondérant de pression négative égale à la densité d'énergie volumique ...

[yves95210]

était ?
J'ai lu et vraiment j'accroche, le magnétisme (une composante de l'EM)
(...)
Donc la masse est liée directement et indirectement (c'est un peu ce qui était cherché avec les monopôles magnétiques, non ? une quantité magnétique pure qui s'est "matérialisé" par le spin ) au magnétisme (et d'une manière si détournée (subtile ?) qu'elle apparait comme un effet, une conséquence de la RR + MQ avec la théorie quantique des champs), et là, je lis quelle est effective en RG mais négligeable ... c'est quand même fort !

Est-ce que tu as vraiment lu, et compris ?
Il ne s'agit absolument pas de magnétisme, mais juste d'une analogie formelle avec les équations de Maxwell, que fait apparaître la linéarisation de l'équation d'Einstein pour les champs faibles.
On parle improprement de "gravitoélectromagnétisme" à cause de cette analogie, mais il ne s'agit que d'une conséquence de la RG (qui conduit entre autres à prédire l'existence des ondes gravitationnelles), et donc d'une théorie de la gravitation, et absolument pas d'électromagnétisme. D'ailleurs l'auteur de la publication citée évite de parler de "gravitomagnétisme" et invente le terme "champ gravitique", histoire (je suppose) d'éviter la confusion.
Dans cette approximation, on a effectivement un champ gravitationnel classique (newtonien) en 1/r², analogue au champ électrique (en remplaçant la charge par la masse), et un "champ gravitique" produit par le mouvement des masses, analogue au champ magnétique produit par le mouvement des charges.
Mais de là à imaginer un rapport entre la masse et le magnétisme et à invoquer la théorie quantique des champs pour lier la sauce, tu fais très fort

[illusionoflogic]

Est-ce que tu as vraiment lu, et compris ?
Il ne s'agit absolument pas de magnétisme, mais juste d'une analogie formelle avec les équations de Maxwell, que fait apparaître la linéarisation de l'équation d'Einstein pour les champs faibles.
On parle improprement de "gravitoélectromagnétisme" à cause de cette analogie, mais il ne s'agit que d'une conséquence de la RG (qui conduit entre autres à prédire l'existence des ondes gravitationnelles), et donc d'une théorie de la gravitation, et absolument pas d'électromagnétisme. D'ailleurs l'auteur de la publication citée évite de parler de "gravitomagnétisme" et invente le terme "champ gravitique", histoire (je suppose) d'éviter la confusion.
Dans cette approximation, on a effectivement un champ gravitationnel classique (newtonien) en 1/r², analogue au champ électrique (en remplaçant la charge par la masse), et un "champ gravitique" produit par le mouvement des masses, analogue au champ magnétique produit par le mouvement des charges.
Mais de là à imaginer un rapport entre la masse et le magnétisme et à invoquer la théorie quantique des champs pour lier la sauce, tu fais très fort

J'essais surtout de pas me fier à ma 1ere impression ... pour le magnétisme c'est bien qu'on retrouve ce phénomène à l'échelle quantique ? Le spin n'est-il pas intrinsèque ? Et que c'est un effet relativiste à valeur ajoutée prédit de la première quantification : on peut être d'accord là dessus ?

le magnétisme est il un champ secondaire ? La théorie quantique des champs s'applique aux champs ... (il n'y a pas à ma connaissance de champ privilégié, dans cette théorie ... à part ceux connus )
Donc au champ gravitique 1/r^3 comme le magnétisme ? Seconde quantification avec l'antimatière ...

Le modèle standard des particules est tiré de la TQC ? Il devrait y avoir un effet, d'exclusion ou le contraire, comme pour les fermions ou bosons ... enfin je veux dire d'une caractéristique intrinsèque, qui fait justement supposer que la Matière Noire peut s'incarner comme excitation élémentaire de ce champ ... sinon c'est pas réfutable, ni testable ... ou une mesure direct de ce champ ... qui on l'a vu, n'arrivera pas telle quelle ... puisque on a fondé et construit conjointement le modèle standard et le modèle standard cosmologique !

J'ai utilisé mes mots ... enfin si on veut

[illusionoflogic]

J'ai surtout compris que c'était une approche top-down (c'est peut-être là, en m'assaillant que j'ai voulu voir ce qui se passe là haut ? Et me suis locké ) et que "l'exclusion" se faisait par ce qui est rare et au limites : l'antimasse et les anti-îlots d'univers ...

J'ajoute que le champ gravitique serait une extrapolation de l'effet Lense-Thirring ... donc des mouvements de rotations intrinsèques ...

N'hésites pas, si je dis n'imp, c'est tout frais dans ma tête et ça va pas durer ...

[Amanuensis]

Recette pour la tarte au fraise:

Mélanger farine, eau, oeufs, fraises, poivre, ketchup, viande hachée; passer au mixer pleine puissance, et servir le mélange.

[eudea-panjclinne]

Dans cette approximation, on a effectivement un champ gravitationnel classique (newtonien) en 1/r2, analogue au champ électrique (en remplaçant la charge par la masse), et un "champ gravitique" produit par le mouvement des masses, analogue au champ magnétique produit par le mouvement des charges.

Est-ce ce "champ gravitique" qui couplé avec le champ gravitationnel produirait les ondes gravitationnelles ?

[Bluedeep]

Recette pour la tarte au fraise:

Mélanger farine, eau, oeufs, fraises, poivre, ketchup, viande hachée; passer au mixer pleine puissance, et servir le mélange.

Ce sera toujours plus digeste que les élucubrations de illusionoflogic.

[Gilgamesh]

J'ai utilisé mes mots ... enfin si on veut

Je t'ai déjà demandé de discipliner ton propos sur le forum, c'est extrêmement fatiguant de te lire et en définitive ça n'apporte rien que de l'énervement. Si tu ne fait pas d'effort dans ce sens, tu risques fort d'être prémodéré.

A bon entendeur.
Pour la modération
Grilgamesh

[rik 2]

La matière noire est directement liée à la force de gravitation, c'est la différence entre les prévisions données par celle-ci (courbe A) et les observations (courbe B). J'aimerais bien savoir comment on obtient la courbe A.

[Amanuensis]

La matière noire est directement liée à la force de gravitation, c'est la différence entre les prévisions données par celle-ci (courbe A) et les observations (courbe B). J'aimerais bien savoir comment on obtient la courbe A.

En prenant en compte seulement ce qui est visible (étoiles, gaz, ...). Comme c'est regroupé principalement au centre, la courbe au-delà de la partie dense évolue en 1/d, comme dans le Système Solaire par exemple (loi des aires a^3/T^2 constant, donc av^2 constant pour les orbites circulaires, donc v évolue en 1/sqrt(d)).

[rik 2]

Merci pour ta réponse, j'ai encore du mal à relier ça à F = m Υ mais je verrais ça plus tard.

[yves95210]

Est-ce ce "champ gravitique" qui couplé avec le champ gravitationnel produirait les ondes gravitationnelles ?

En fait ces deux champs ne sont pas plus indépendants l'un de l'autre que ne le sont le champ électrique et le champ magnétique. On peut les définir par commodité ; et effectivement, dans ce cas on peut dire que c'est le couplage de ces deux champs qui produit une onde.

Mais c'est directement la linéarisation de l'équation d'Einstein qui conduit à une équation d'onde analogue à celle de l'EM : cette linéarisation consiste à écrire la métrique comme la somme de la métrique de Minkowski et d'une petite perturbation , dont on montre que, moyennant un choix de jauge approprié, le d'Alembertien est égal à , où est le tenseur énergie-impulsion.

On a alors dans le vide , et donc une onde qui se propage à la vitesse c.

Voir par exemple le chapitre 6 du cours de E. Gourgoulhon.

[eudea-panjclinne]

Merci pour la réponse et le lien.

[Deedee81]

Salut,

J'aimerais bien savoir comment on obtient la courbe A.

On détermine la répartition de matière visible, directement par l'observation : étoiles, nuages de gaz,.... En mesurant aussi leurs masses (par divers procédés, l'idéal c'est quand on a des binaires optiques car la possibilité de voir les deux étoiles permet de connaitre leurs distances mutuelles les lois de Kepler donnenr directement les masses. Et si deux étoiles de même nature et même âge et même distance à nous ont la même luminosité on peut en inférer qu'elles ont la même masse. Etc...)

C'est un long travail de fourmi pour récolter toutes les données qui sont mises dans des catalogues et des bases de données.

Une fois que tu connais la répartition de masse dans la galaxie, tu peux alors calculer la vitesse orbitale à une certaine distance du centre. Pour ça, Newton/Kepler est suffisant (les effets relativistes sont rikiki).