La matière noire interagit ou non avec les photons ?

[invite5b668535]

Bonjour,

J'ai lu plusieurs articles sur la matière noire et certaines idées étaient opposées. Bien entendu cette forme de la matière étant inconnue toutes les idées peuvent être bonnes et se vérifier un jour mais j'aimerais avoir vos avis.

Une carte de notre univers a été créé en intégrant la répartition des densités de matière noire. Cependant cette simulation semble avoir été réalisée à partir des déviations gravitationnelles des rayons lumineux engendrés par la matière noire des grandes structures de l'univers. Ceci s'oppose à l'idée que la matière noire ne réagit pas avec les photons. Si cette matière réagissait avec les photons alors tout ce que l'on voit de l'univers est déformé car notre galaxie doit être elle aussi entourée d'un halo de matière noire.

L'origine même de l'idée de la matière noire implique bien des liens entre cette matière et la matière baryonique. En effet on a besoin de cette matière pour expliquer la vitesse de rotation constante des galaxies du centre vers leur extrémité. Donc si les galaxies sont au centre d'un cocon de matière noire et que cela explique leur rotation alors la matière noire agit sur la matière ordinaire.
Dans les derniers articles lus il indique que la matière noire est même nécessaire pour permettre la création des grandes structures de l'univers et aussi la formation des premières étoiles.

Au final on en est où de la connaissance de la matière noire? Agit-elle avec les baryons ou non? Même question avec les bosons (photons,...)?

merci par avance
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[mariposa]

Bonjour,

J'ai lu plusieurs articles sur la matière noire et certaines idées étaient opposées. Bien entendu cette forme de la matière étant inconnue toutes les idées peuvent être bonnes et se vérifier un jour mais j'aimerais avoir vos avis.

Une carte de notre univers a été créé en intégrant la répartition des densités de matière noire. Cependant cette simulation semble avoir été réalisée à partir des déviations gravitationnelles des rayons lumineux engendrés par la matière noire des grandes structures de l'univers. Ceci s'oppose à l'idée que la matière noire ne réagit pas avec les photons. Si cette matière réagissait avec les photons alors tout ce que l'on voit de l'univers est déformé car notre galaxie doit être elle aussi entourée d'un halo de matière noire.

L'origine même de l'idée de la matière noire implique bien des liens entre cette matière et la matière baryonique. En effet on a besoin de cette matière pour expliquer la vitesse de rotation constante des galaxies du centre vers leur extrémité. Donc si les galaxies sont au centre d'un cocon de matière noire et que cela explique leur rotation alors la matière noire agit sur la matière ordinaire.
Dans les derniers articles lus il indique que la matière noire est même nécessaire pour permettre la création des grandes structures de l'univers et aussi la formation des premières étoiles.

Au final on en est où de la connaissance de la matière noire? Agit-elle avec les baryons ou non? Même question avec les bosons (photons,...)?

merci par avance

bonjour,

La matière noire n'interagit pas avec les baryons du point de vue de 3 forces décrites dans le modèle standard (au moins dans les connaissances actuelles). Par contre elle interagit via les forces gravitationnelles avec les baryons. C'est ainsi, comme tu l'as mentionné, que l'on a découvert son existence à travers les profils de densité des étoiles dans les galaxies..

[invite231234]

Salut Darkstar et bienvenue !

Une carte de notre univers a été créé en intégrant la répartition des densités de matière noire. Cependant cette simulation semble avoir été réalisée à partir des déviations gravitationnelles des rayons lumineux engendrés par la matière noire des grandes structures de l'univers. Ceci s'oppose à l'idée que la matière noire ne réagit pas avec les photons. Si cette matière réagissait avec les photons alors tout ce que l'on voit de l'univers est déformé car notre galaxie doit être elle aussi entourée d'un halo de matière noire.

En fait, il y a confusion, la matière noire comme son nom ne l'indique pas, déforme la géométrie de l'espace-temps. C'est pourquoi les trajectoires, appelées géodésiques, sont modifiées et comme la lumière suit ces géodésiques, on peut conclure que la matière noire agit sur l'espace-temps. Sinon non tout ce que l'on voit n'est pas déformée, les lentilles gravitationnelles (=déformation espace-temps) sont locales et comme son nom l'indique la matière noire n'a pas d'interaction électromagnétique !

L'origine même de l'idée de la matière noire implique bien des liens entre cette matière et la matière baryonique. En effet on a besoin de cette matière pour expliquer la vitesse de rotation constante des galaxies du centre vers leur extrémité. Donc si les galaxies sont au centre d'un cocon de matière noire et que cela explique leur rotation alors la matière noire agit sur la matière ordinaire.
Dans les derniers articles lus il indique que la matière noire est même nécessaire pour permettre la création des grandes structures de l'univers et aussi la formation des premières étoiles.

La vitesse de rotation des étoiles en périphérie s'explique par la déformation spatio-temporelle de la matière noire. Sinon la matière noire peut perdre de l'énergie par interaction nucléaire faible et donc peut se concentrer avec de la matière baryonique par effondrement gravitationnel pour former les premières structures, étoiles et trous noirs supermassifs !

[invite5b668535]

Si la matière noire interagit avec les baryons par la force gravitationnelle, en est-il de même pour les photons ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[mariposa]

Si la matière noire interagit avec les baryons par la force gravitationnelle, en est-il de même pour les photons ?

Pour la même raison, oui. La matière noire déforme l'espace-temps et les photons suivent les géodésiques de l'espace-temps. Ca ce sont les principes, mais je ne pense pas que l'on voit cet effet en pratique. Par contre les fluctuations du CMB ont pour origine, dans le modèle cosmologique concordant, les fluctuations de densité de la matière noire.

[invite5b668535]

mariposa et arxiv merci pour vos réponses mais vos explications sont contradictoires.

La matière noire agit la matière baryonique grâce à l'interaction nucléaire faible et/ou la force de gravitation?

[invite231234]

Les 2 mon capitaine, les neutrinos sont de la matière noire connu !

[invitef512b969]

Juste une question,

Le fait qu'on ai cartographié la matière dans certaine portion de l'espace est-il une preuve de l'existe de la matière noire ou reste-elle hypothétique?

[invite5b668535]

Les neutrinos sont peut-être de la matière noire. Cette particule sert trop de bouche trou pour expliquer les limites de notre connaissance.

Pendant longtemps on a cru qu'ils n'avaient pas de masse et maintenant on parle d'une masse très faible c'est pour cela qu'ils sont classés dans les leptons. Alors premier problème comment une particule avec une faible masse pourrait intervenir dans une proportion aussi grande dans la masse manquante de l'univers?

Ensuite certains classe les neutrinos en tant que tachyons, à part les expériences OPERA de 2011, en 1987 les neutrinos d'une supernovae sont arrivés sur terre avant les photons. Donc comment une particule aussi rapide (dépassant ou non c) pourrait rester dans ce halo autour des galaxies. Etant en plus légère ce n'est pas la gravitation qui va la retenir.

[papy-alain]

Bonjour.
Je profite de cette discussion pour revenir sur une question que j'avais posée il y a quelques mois, mais dont je n'avais pas très bien compris la réponse :
si la seule interaction gravitationnelle lie la matière noire et la matière baryonique, pourquoi ne s'agglomèrent-elles pas ? Il m'avait été répondu à l'époque qu'il fallait fournir de l'énergie pour s'agglomérer, mais je n'ai vraiment pas compris cette réponse, car la matière noire subit également la déformation spatio-temporelle qu'elle crée elle-même, non ? Pourquoi, par exemple, une particule de matière noire ne tombe-t-elle pas sur la Terre si la gravitation de celle-ci l'y invite gentiment ?

[invite231234]

@ Darkstar : Les neutrinos c'est ce qu'on appelle de la matière noire chaude. La véritable et majeure partie de la matière noire est sans doute froide donc lente et constituerait cette masse qui pour le moment reste non-identifiée !

@ papy-alain : la matière noire est en orbite donc pour qu'elle s'effondre il faut qu'elle perde de l'énergie sous une forme ou une autre. La vitesse d'effondrement étant proportionnelle à la perte d'énergie !

[papy-alain]

@ papy-alain : la matière noire est en orbite donc pour qu'elle s'effondre il faut qu'elle perde de l'énergie sous une forme ou une autre. La vitesse d'effondrement étant proportionnelle à la perte d'énergie !

Oui, mais le Soleil aussi est en orbite autour de la Galaxie. Donc la Terre, dans sa course, doit certainement croiser de grandes quantités de matière noire, qui devrait normalement nous tomber dessus. Or, ce n'est pas le cas et je ne comprends pas pourquoi.

[mariposa]

mariposa et arxiv merci pour vos réponses mais vos explications sont contradictoires.

La matière noire agit la matière baryonique grâce à l'interaction nucléaire faible et/ou la force de gravitation?

Elles ne sont pas contradictoire, elles sont même presque identiques La différence est que je considère que l'on a aucune preuve de la nature de cette matière noire. il y a bien sûr des hypothèses, par exemple que ce soit un neutrino massif qui n 'entrerait dans le cadre du modèle standard.

[mariposa]

Juste une question,

Le fait qu'on ai cartographié la matière dans certaine portion de l'espace est-il une preuve de l'existe de la matière noire ou reste-elle hypothétique?

Cela a d'abord était l'hypothèse pour expliquer le profil des densités des étoiles dans les galaxies. D'autres on proposé de modifier la loi de Newton en fonction de la distance. il semble aujourd hui qu 'il y a un consensus sur la réalité de cette matière noire. En plus, dans le cadre de la théorie du CMB cette dernière joue le rôle de centres de condensation de la matière baryonique.

[mariposa]

Oui, mais le Soleil aussi est en orbite autour de la Galaxie. Donc la Terre, dans sa course, doit certainement croiser de grandes quantités de matière noire, qui devrait normalement nous tomber dessus. Or, ce n'est pas le cas et je ne comprends pas pourquoi.

J'aurais tendance à dire que:

1- la probabilité que le soleil et donc la Terre rentre en interaction avec une autre étoile est très faible, ceci parce que la densités d'étoiles par une certaine unité de volume est très faible. Ce qui veut dire qu'a notre échelle les étoiles constituent un gaz très dilué. On peut dire la même chose de la matière noire. A notre échelle sa densité est très faible et donc la probabilité de collision très faible.

2- En plus, comme l'a très justement expliqué arxiv, pour que de la matière s’agglomère à la Terre il faut que celle-ci perde son énergie cinétique. C'est donc un problème à 3 corps qui réduit fortement la probabilité de chocs mou.

3- La matière noire n'interagit pas (ou très peu) par interactions conventionnelles ce qui réduit encore la probabilité de collisions.


Les 3 points ci-dessus concourent pour ne pas être victimes de cette matière noire qui nous entoure pourtant.

[inviteefd8627f]

Bonjour.
Je profite de cette discussion pour revenir sur une question que j'avais posée il y a quelques mois, mais dont je n'avais pas très bien compris la réponse :
si la seule interaction gravitationnelle lie la matière noire et la matière baryonique, pourquoi ne s'agglomèrent-elles pas ? Il m'avait été répondu à l'époque qu'il fallait fournir de l'énergie pour s'agglomérer, mais je n'ai vraiment pas compris cette réponse, car la matière noire subit également la déformation spatio-temporelle qu'elle crée elle-même, non ? Pourquoi, par exemple, une particule de matière noire ne tombe-t-elle pas sur la Terre si la gravitation de celle-ci l'y invite gentiment ?

Bonjour,
Si on suppose que la matière noire est constituée de particules type quark sans charge de couleur et sans charge E-M, il n'y a ni interaction forte, ni interaction électromagn. Chaque particule serait "transparente" à sa voisine ainsi qu'à la matière baryonique. Or ce sont ces interactions qui ont permis à la matière de se structurer, de s'organiser, pour aboutir, entre autres, à cet échange de posts après plus de 14 M. d'années. Impossible pour la MN de constituer des astres massifs puisqu'ils seraient rapidement disloqués par les forces gravitationnelles environnantes. Par contre, si elle existe vraiment, elle doit être assez commune dans notre environnement. Tu dis "elle devrait normalement nous tomber dessus. Or, ce n'est pas le cas et je ne comprends pas pourquoi." Amha elle nous tombe bien dessus, mais on ne s'en rend pas compte. De même qu'on est traversé sans cesse par des milliards de neutrinos sans que ça nous fasse ni chaud ni froid. D'autre part c'est vrai que la MN est bien pratique pour expliquer l'hétérogénéité locale de l'univers. C'est elle qui aurait provoqué les 1e fluctuations au moment où la matière baryonique commençait à refroidir.

[invite00beb24a]

Cosentino
Bonjour
Je vous propose pour la matière noire froide de l'hélium superfluide à 2,18K.
Je vous laisse le soin de découvrir ses nombreuses propriétés qui, pour moi, en feraient un candidat sérieux...
Ne courrons pas le risque de passer à coté de quelque chose qu'on aurait "sous le nez"! Comme vous le savez très bien on l'utilise
au CERN.
Bonne recherche
Cordialement

[invite80fcb52e]

Non la quantité d'hélium est déterminé par la nucléosynthèse primordiale, en bon accord avec les observations.
Si c'était de l'hélium on le verrait. Je rappelle que la matière noire ne peut pas être baryonique c'est à dire des protons, neutrons, électrons...

[invite00beb24a]

Cosentino

Bonsoir,

"La matière noire interagit ou non avec les photons?"...

Nous savons tous que la matière noire se manifeste par la gravitation. Sur la base de cette acceptation il ne semble pas exclu que la fréquence des photons qui se décale vers le rouge pourrait avoir :

"une interprétation non cinématique (par exemple, la fréquence des photons se décale vers le rouge à cause d'une interaction gravitationnelle)".

Si cette interprétation de changement de fréquence serait due entre une interaction gravitationnelle entre la matière noire et les photons alors la conséquence serait très grave pour la cosmologie standard...

"Autrement dit, le fait que la lumière d'une galaxie rougisse ne serait pas forcément dû fait qu'elle s'éloigne de nous sous le coup d'une expansion de l'univers".---Voir l'ouvrage collectif "Un autre cosmos?" Sous la direction de Thomas Lepeltier et Jean-Marc Bonnet-Bidaud, Éditions Vuibert, 2012, page 39 (à titre d'information la synthèse des nombreuses hypothèses développées dans cet ouvrage a déjà été publiée dans mes 2 tomes ( l'un en 1993 et le second en 2001). De ce point de vue mes travaux de recherche ont devancé la parution de ce livre. Par contre, au niveau historique, par rapport à certains points développés dans ce livre je ne revendique aucune antériorité. Ce qui est encouragent c'est que depuis la parution de ce livre je ne me sens plus seul à défendre une antithèse qui me semble nous ouvrir des nouvelles pistes de recherche.
Rappelons que l'idée d'une interaction gravitationnelle entre le photon et le reste de l'Univers on la doit à l'astrophysicien Fritz Zwicky.
Rappelons également qu'Einstein défendait aussi l'idée d'une "fatigue de la lumière".
Selon les postulats basés sur les calculs du modèle cosmologique du "New Big-Bang Fractal" ("NBBF") il semble que l'hypothèse de base qui fragilise le modèle standard serait l'idée de croire que, encore aujourd'hui, notre Univers est en expansion...
Dans le cadre de cette interprétation d'une interaction possible entre la matière noire et les photons une mise en cause d'une dilatation générale de l'Univers semble justifiée et mérite d'être prise en considération car elle semble résoudre les grandes énigmes cosmologiques les plus tenaces...


Cordialement

[invite00beb24a]

Cosentino

Bonsoir

Qui a dit que c'est de l'Hélium ?
Il s'agit ici d' "Hélium SUPERFLUIDE" cela n'a absolument rien à voir quant aux propriétés physiques!

Cordialement

[Deedee81]

Salut,

Qui a dit que c'est de l'Hélium ?
Il s'agit ici d' "Hélium SUPERFLUIDE" cela n'a absolument rien à voir quant aux propriétés physiques!

L'hélium superfluide n'est pas invisible. Vu la quantité de matière noire, si c'était de l'hélium superfluide, on le verrait très facilement (l'univers serait pratiquement opaque).

Pour la fatigue de la lumière, c'est réfuté (je rappelle que l'on observe aussi un allongement de la durée des phénomènes lointains, en particulier les courbes de luminosité des supernovae, identique au décalage vers le rouge, ce qui ne peut s'expliquer par une fatigue de la lumière).

[invite80fcb52e]

Qui a dit que c'est de l'Hélium ?

Toi.

Il s'agit ici d' "Hélium SUPERFLUIDE" cela n'a absolument rien à voir quant aux propriétés physiques!

Pour être superfluide il faut une pression minimum (quelques dizaines de pascals) et une température maximum (2K). Je vois pas comment tu peux être à une température aussi basse, d'une part dans l'univers plus vieux, la température était forcément plus grande, d'autre part l'univers récent est chauffé par les étoiles à au moins 10000K.
Et pour la pression qui est de l'ordre de 10^-24 Pa à cette température et avec la densité de matière noire ça va être dur...

il semble que l'hypothèse de base qui fragilise le modèle standard serait l'idée de croire que, encore aujourd'hui, notre Univers est en expansion...

Les alternatives à l'expansion ont toutes échouées.

[invitecaa8f314]

Les alternatives à l'expansion ont toutes échouées.

mais peut-on être sûr à 100% que l'univers est bel et bien en expansion ?

[papy-alain]

mais peut-on être sûr à 100% que l'univers est bel et bien en expansion ?

Oui, à 100 %, puisque cela s'observe tous les jours de manière très banale.

[invitecaa8f314]

L'expansion est observée grace au redshift, mais le redshift prouve-t-il indéniablement qu'il est due à l'expansion ? Les précédents post de Cosentino m'ont mis le doute... Non pas que ses théories s'avère concordante avec la réalité, ou qu'aucune autres théories alternatives présenté jusqu'alors y parviennent, mais comment être sûr qu'on ne mettra pas en place d'autres théories alternatives dans le futurs élaborées grâce à l'évolution de nos connaissance (sur l'energie noires, matières noires etc....)

Attention je ne cherche en aucun cas a remettre en cause nos connaissances, mais juste pointer du doigt que nos connaissances ne sont pas statique dans le temps, et il me semble donc un peu présomptueux d'être 100% sûr de quoique ce soit...

[Deedee81]

L'expansion est observée grace au redshift

Pas seulement. Je l'ai dit plus haut. Evidemment, c'est ce qu'on mesure principalement si on veut déterminer une distance lointaine. C'est le plus facile. Mais il existe des mesures indépendantes avec les supernovae (les mêmes que celles qui ont permis de découvrir l'accélération de l'expansion, mais ce n'est pas de ça dont je veux parler ici).

La durée des courbes de luminosité augmente dans les mêmes proportions. Ce phénomène est lié. Que ce soit un effet Doppler, un redshift d'origine gravitationnelle ou un redshift cosmologique, la durée augmente en même temps que la longueur d'onde (c'est une dilatation du temps apparente, pas relativiste).

Si le rougissement de la lumière était dû à un autre phénomène, du type lumière fatiguée, il faudrait expliquer quel autre phénomène inconnu expliquerait que les supernovae du passé étaient "plus lentes". Et en plus expliquer par quelle coïncidence extraordinaire ça correspond parfaitement au phénomène qui fait rougir la lumière pendant son voyage.

[invitecaa8f314]

c'est sûr que si plusieurs mesures sans auncune corrélation aboutissent au même résultat, on peut considérer que cela correspond bien à la réalité physique...

Deedee, c'est fou comme tu vulgarises bien, je comprends tout ce que tu dis

Par contre, je crois qu'on s'éloigne un peu du sujet initial (interraction entre matière noire et photon) bien que la réponse à déjà était donnée

[invitecaa8f314]

les supernovae du passé étaient "plus lentes".

Ma compréhension très superficielle de la physique m'amène a comprendre ce phénomène comme suit :
un photon émis par la supernovae à un moment m nous parviendra au un moment m2 équivalent à la distance parcouru entre la supernovae et nous à la vitesse de la lumière.
un photon émis à un moment m+1 nous parviendra à un moment m3 correspondant à la distance parcouru par le photon entre la supernovae et nous à la vitesse de la lumière, sachant que cette distance a augmenté, due à l'expansion. Ce deuxième photon ne nous parviendra pas a un moment m2+1, mais plus tard. donc la difference de temps entre m et m+1 et inférieur à l'emission (supernovae) qu'a la reception (sur terre), donc ce qu'on observe nous parait être au ralentit.

Ce que je reconte naivement, avec mes mots et ma compréhension, est ma vision des choses, je ne sais pas si c'est, dans les grandes lignes, comme ça que ca fonctionne.

Mais partant de ce principe, plus un objet est loin, plus il est lent... n'y a t i lpas un moment ou l'objet nous paraitra figé car trop loin ? et encore plus loin, le photon ne nous parviendrait alors jamais ? Est-ce cela la limite de l'univers observable ?

[Deedee81]

Ce que je reconte naivement, avec mes mots et ma compréhension, est ma vision des choses, je ne sais pas si c'est, dans les grandes lignes, comme ça que ca fonctionne.

Oui, à cent pour cent

Mais partant de ce principe, plus un objet est loin, plus il est lent... n'y a t i lpas un moment ou l'objet nous paraitra figé car trop loin ? et encore plus loin, le photon ne nous parviendrait alors jamais ? Est-ce cela la limite de l'univers observable ?

Sans la relativité il faudrait une vitesse infinie. Avec la relativité, cela correspond à V=c.

A vérifier (je me méfie avec la RG, Gloubi pourrait en dire plus) mais je ne crois pas dire de bêtise en disant que cela correspond à l'horizon cosmologique et à la "distance du big bang", je veux dire la distance où on verrait l'instant 0. Endroit inaccessible puisque la période précédant l'émission du rayonnement était opaque.

Notons aussi que pour le constater il faut pouvoir observer un processus qui évolue dans le temps et dont on peut déterminer la durée (sans cette dilatation du temps). C'est le cas des supernovae Ia dont la durée de la courbe de luminosité est reliée de manière précise à leur intensité lumineuse (qui diminue aussi avec la distance mais en 1/r², la dépendance est différente, heureusement, de plus le rapport intensité/durée n'est pas nécessairement linéaire, mais là je ne connais pas le lien exact).

Mais on n'observe pas de supernovae au-delà d'une certaine distance. Il faut quand même que les premières étoiles aient eut le temps de se former

[invitecaa8f314]

Si on compare l'expansion entre 2 objets très distants à un déplacement, l'accélération de l'expansion pourrait correspondre à une accélération de la vitesse d'éloignement, de déplacement. Avec le temps, cette vitesse pourrait dépasser c, dans ce cas, les 2 objets seraient alors invisible l'un pour l'autre, non ?

Ou bien cette comparaison "expansion de l'espace" - "vitesse de déplacement" d'un point par rapport a un autre n'a pas de sens ?