composition de la matière noire

[Nightbringer87]

salut a tous

Aujourd'hui une question qui me trotte dans la tête concernant la matière noire

Il y a quelque chose qui me choque concernant cette matière. On nous la décrit tout le temps comme une " matière fantôme " présente partout autour de nous.

Ceci me choque car quelque chose de fantôme présent partout autour de nous existe et nous savons ce que c'est. Il s'agit bien évidemment des " neutrinos "

On sait également comment s'est formé la matière telle qu'on la connait aujourd'hui et elle est formée à base de " quarks " et de " gluons ".

Donc ma question est la suivante : Est-il possible que cette matière noire soit une matière formée à base de " neutrinos " ( et éventuellement d'autres particules ) tout comme s'est formée la matière dite " classique " que nous connaissons ? Peut être existe t-il un référentiel dans l'univers où cette transformation est possible ?

Si ce n'est pas possible merci de m'expliquer pourquoi
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[invited4b1930d]

D'après moi, (bien que je ne sois qu'un jeune amateur) je pense que oui.
Il y a quelques mois j'avais même envisagé que la matière noire était un mélange de divers bosons vecteurs(photons, gluons, gravitons et pourquoi pas higgs)
Bref pourquoi pas des neutrinos.

Etant donné que je n'ai aucune idée des paramètres que les chercheurs ont utilisés dans leurs calculs pour la matière noir, tous ce que je dirai dans ce message ne sera que spéculation maison et probablement concepts farfelu mais cette semaine, en feuilletant un des magazines la recherche (je ne sais plus lequel), il m'était venu une idée:
Elle se base sur la théorie du multivers (mais j'y ai apporté quelques modifications que , vu mes compétences sommaires, je ne pouvais vérifier par un calcul) et sur le fait que les effets que l'on attributs à la matière noir sont tout autres.
Imaginons que lors de la formation d'un trou noir super massif (trou noir galactique), une << poche >> d'espace-temps se créé à l'extrémité opposé (en passant par un hypothétique hyperespace) et que cette poche/bulle s'étende (comme un big bang) en emportant progressivement avec elle la matière du trou noir. Le trou noir perd de la matière et donc progressivement de son attraction gravitationnel. Ainsi, les étoiles du <<centre-ville>> galactique ralentissent (ayant besoin de moins de vitesse pour résister au trou noir affaibli) mais d'après la relativité, cette perturbation gravitationnel n'a pas encore atteint l'extrémité de la galaxie et nous petit terriens observons des étoiles aussi rapide à l'extérieur qu'a l'intérieur de la galaxie en question et nous imaginons non pas que la matière a disparu de notre champ de vision mais qu'elle serait invisible. Et pour faire jolie, on l'appelle <<matière noire>>.
J'espère avoir plutôt bien répondu à la question .
Si quelqu'un de plus connaisseur que moi(ca doit pas être bien dur ) pouvait me donner un avis objectif ce serait sympa.

[Gilgamesh]

salut a tous

Aujourd'hui une question qui me trotte dans la tête concernant la matière noire

Il y a quelque chose qui me choque concernant cette matière. On nous la décrit tout le temps comme une " matière fantôme " présente partout autour de nous.

Ceci me choque car quelque chose de fantôme présent partout autour de nous existe et nous savons ce que c'est. Il s'agit bien évidemment des " neutrinos "

On sait également comment s'est formé la matière telle qu'on la connait aujourd'hui et elle est formée à base de " quarks " et de " gluons ".

Donc ma question est la suivante : Est-il possible que cette matière noire soit une matière formée à base de " neutrinos " ( et éventuellement d'autres particules ) tout comme s'est formée la matière dite " classique " que nous connaissons ? Peut être existe t-il un référentiel dans l'univers où cette transformation est possible ?

Si ce n'est pas possible merci de m'expliquer pourquoi

Les neutrinos ne sont sensibles qu'à l'interaction faible et à la gravité.
L'interaction faible ne permet pas à elle seule de former des structures liées, elle ne fait que changer la "saveurs" des particules. La gravité est bien trop faible pour cela également.

Donc pas de structure liées possibles avec des neutrinos.

Mais les neutrinos per se, sont de la matière noire, sa fraction chaude (HDM pour Hot Dark Matter), c'est à dire relativiste (au sens où leur énergie cinétique est du même ordre ou plus grande que leur énergie de masse pc>mc²), tandis que les hypothétiques WIMPS en forme la fraction froide (CDM pour Cold Dark Matter), cad non relativiste (pc<<mc²)

[Gilgamesh]

D'après moi, (bien que je ne sois qu'un jeune amateur) je pense que oui.
Il y a quelques mois j'avais même envisagé que la matière noire était un mélange de divers bosons vecteurs(photons, gluons, gravitons et pourquoi pas higgs)
Bref pourquoi pas des neutrinos.

Etant donné que je n'ai aucune idée des paramètres que les chercheurs ont utilisés dans leurs calculs pour la matière noir, tous ce que je dirai dans ce message ne sera que spéculation maison et probablement concepts farfelu mais cette semaine, en feuilletant un des magazines la recherche (je ne sais plus lequel), il m'était venu une idée:
Elle se base sur la théorie du multivers (mais j'y ai apporté quelques modifications que , vu mes compétences sommaires, je ne pouvais vérifier par un calcul) et sur le fait que les effets que l'on attributs à la matière noir sont tout autres.
Imaginons que lors de la formation d'un trou noir super massif (trou noir galactique), une << poche >> d'espace-temps se créé à l'extrémité opposé (en passant par un hypothétique hyperespace) et que cette poche/bulle s'étende (comme un big bang) en emportant progressivement avec elle la matière du trou noir. Le trou noir perd de la matière et donc progressivement de son attraction gravitationnel. Ainsi, les étoiles du <<centre-ville>> galactique ralentissent (ayant besoin de moins de vitesse pour résister au trou noir affaibli) mais d'après la relativité, cette perturbation gravitationnel n'a pas encore atteint l'extrémité de la galaxie et nous petit terriens observons des étoiles aussi rapide à l'extérieur qu'a l'intérieur de la galaxie en question et nous imaginons non pas que la matière a disparu de notre champ de vision mais qu'elle serait invisible. Et pour faire jolie, on l'appelle <<matière noire>>.
J'espère avoir plutôt bien répondu à la question .
Si quelqu'un de plus connaisseur que moi(ca doit pas être bien dur ) pouvait me donner un avis objectif ce serait sympa.

Le trou noir central ne représente qu'un millième de la masse des bulbes galactiques, sa disparition complète ne changerait quasiment rien à la dynamique orbitale des galaxies. Par ailleurs l'aplatissement de la courbe des vitesses orbitales pour les étoiles et le gaz du halo galactique est un phénomène générique, qui ne concerne pas que notre Galaxie, et le lag entre une perte de masse centrale et son effet sur des régions extérieur est de 0,05 millions d'années, ce qui est infime à l'échelle des temps galactique.

Bon, et il s'agit d'une théorie personnelle, et ce n'est pas le lieu sur Futura.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteefd8627f]

Bonjour,
C'est surtout dans la zone périphérique des galaxies que l'on observe des anomalies dans la répartition des vitesses: cela laisse supposer que la présence de la matière noire s'étend bien au-delà de la zone visible (cad observable dans toutes les longueurs d'onde du rayonnement EM), peut-être distribuée en halo sphérique. C'est l'une des hypothèses les plus crédibles, plus en tous cas que la "création d'une poche d'espace-temps" ou "le trou noir qui perd de la matière" (ce qui serait une sacrée nouveauté). Le neutrino est bien insuffisant pour rendre compte du déficit: sa masse est bien trop faible. Il faut faire appel aux particules issues des développements de la MQ. Particules théoriques, pour l'instant, en attendant mieux.

[Deedee81]

Salut,

Si je me souviens bien des chiffres, à l'époque où l'on avait soupçonné les neutrinos d'être la matière, noire, il avait été estimé que ceux-ci ne pouvaient représenter au mieux que 10% de la masse manquante. C'est une borne supérieure et je ne sais pas si le chiffre a été amélioré de puis.

Pour les machos (trous noirs, planètes errantes, naines brunes et naines noires, etc...) une borne supérieure de ce type a aussi été avancée.

A une époque, j'avais pensé que la matière noire c'était peut être simplement la contribution de tout plein de petite chose déjà connue. Je me trompais. Si on prend tout ce qui est connu et pourrait faire partie de la matière noire, y compris des nuages de gaz difficiles à détecter, on découvre que au minimum les trois quart de la matière noire reste inexpliqué.

Mais aussi noire soit-elle, on finira bien par l'éclairer

[Gilgamesh]

Je renvoie tout le monde à l'excellente page de notre Deep Turtle :

http://lapth.cnrs.fr/pg-nomin/taille..._candidats.php
La cosmologie indique que les neutrinos jouent un rôle important en tant que matière noire si la somme de leurs masses est de l'ordre de la dizaine d'eV, et l'observation des oscillations de neutrinos indique très clairement que ce sont des particules massives dont certaines au moins sont des masses supérieures à quelques centièmes d'eV. Les contraintes directes que mettent les études en accélérateur autoriseraient des masses de cet ordre de grandeur, mais d'autres contraintes expérimentales, comme celles venant de la désintégration β du tritium ou la désintégration double β sans neutrino, indiquent des masses plus faibles que l'eV, donc au moins dix fois trop petites pour constituer une part importante de la matière noire (pour une synthèse très claire sur ces points ainsi que sur ce qui suit, voir :

Constraints on the Sum of Neutrino Masses from Cosmology and their impact on world neutrino data
A. Melchiorri, G.L. Fogli, E. Lisi, A. Marrone, A.Palazzo, P. Serra, J. I. Silk


Il se trouve que ce candidat est de toutes façons hors-jeu depuis plusieurs années, car on s'est rendu compte que le scénario de formation des structures qui lui est associé n'est pas compatible avec les observations. C'est essentiellement le cas de la matière noire chaude ("hot dark matter" ou parfois HDM) en général, c'est-à-dire les candidats légers, qui sont encore relativistes au moment où ils se découplent du reste du contenu de l'Univers. Du fait de leur grande vitesse ils ont tendance à s'échapper des zones surdenses, lavant les inhomogénéites de densité sur les "petites" échelles (free-streaming, voir la page [plus sur les grumeaux]). Or on observe des structures à ces petites échelles. Ceci se manifeste en particulier dans le rayonnement de fond cosmologique, dans la distribution des grandes structures, et dans celles des nuages de gaz de l'Univers primordial, visibles par leurs raies d'absorption Lyman α. L'ensemble de ces observations indique que la somme des masses de l'ensemble des neutrinos est inférieure à 1 eV environ, d'où l'on déduit que leur contribution actuelle à la densité cosmologique Ων est inférieure à 0.01.

Le neutrino léger semble donc aujourd'hui exclus comme candidat sérieux à la matière noire. Le terme "léger" signifie ici "de masse inférieure à 3 GeV". En effet, pour des masses plus grandes, le neutrino n'est plus ultra-relativiste quand il se découple des autres particules et les conclusions précédentes ne s'appliquent plus. L'hypothèse d'un neutralino lourd (d'une saveur différente des trois connues), donc de masse plus grande que 3 GeV n'est quant à elle pas exclue.

[Deedee81]

Salut,

C'est essentiellement le cas de la matière noire chaude

J'avais complètement oublié de tenir compte de ça ! L'astrophysique a progressé depuis les souvenirs auquel je faisais allusion

Ah oui, 1% c'est tout de suite moins impressionnant. Je dois le retenir.

Merci pour ces explications et ces références.

[invitedd63ac7a]

Qu'en est-il de l'hypothèse d'une loi de gravitation modifiée (théorie MOND) pour expliquer la matière noire ? Cette hypothèse est-elle toujours étudiée ou a-t-elle été réfutée une fois pour toute ?

[Deedee81]

Salut,

Qu'en est-il de l'hypothèse d'une loi de gravitation modifiée (théorie MOND) pour expliquer la matière noire ? Cette hypothèse est-elle toujours étudiée ou a-t-elle été réfutée une fois pour toute ?

Elle n'est pas réfutée, mais pour expliquer toutes les observations (comme les naines noires ou les collisions de galaxies) on est obligé, même avec MOND, de faire intervenir une certaine proportion de matière "exotique".

A noter que le rasoir d'Ockam dit qu'il faut éviter les hypothèses superflues. Mais ici il est clair qu'il n'est pas du tout exclu qu'il existe un ensemble de causes différentes.

[invitedd63ac7a]

on est obligé, même avec MOND, de faire intervenir une certaine proportion de matière "exotique".

Est-ce que ceci peut constituer une preuve indirecte de l'existence de la supersymétrie et de ses nouvelles particules que l'on peine actuellement à mettre en évidence directement.

[Deedee81]

Salut,

Est-ce que ceci peut constituer une preuve indirecte de l'existence de la supersymétrie et de ses nouvelles particules que l'on peine actuellement à mettre en évidence directement.

Pour ça, faudra identifier cette matière exotique. Même si les neutralino ou les photino sont souvent cités comme des candidats à la matière noire, il y a aussi des tas d'autres propositions plus ou moins exotiques (*) et il se peut même qu'on soit complètement à côté de la plaque.

Il y a eut un dossier spécial sur la cosmologie il y a environ un an (je ne sais plus si c'est PLS ou LaRecherche) où ils récapitulaient les candidats les plus crédibles actuellement. En dehors des particules supersymétriques, il y avait aussi les axions, les neutrinos stériles (j'ai vu une actualité récente qui semble rendre moins probable ceux-ci, je ne me souviens plus de la référence, désolé) et quelques autres trucs bizarres.

[invitedd63ac7a]

Merci pour ces réponses

[invited4b1930d]

J'avais entendu parlé d'une autre théorie qui diverge de tout ce qui a été abordée:
La gravité est étonnamment faible par rapport aux autres forces fondamentales, est-il possible que les hypothétiques gravitons se dispersent dans divers dimensions inconnus (ou du moins uniquement théoriques) ?
Car d'après la théorie en question (je crois que c'est un dérivé de la théorie des cordes) ces gravitons perdus dans les autres dimensions pourraient (à cause de la déformation de l'espace-temps) retourner dans la partie connu de notre univers et créer des perturbations gravitationnelles assez grandes pour produire des effets comme ceux de la matière noir.

Cette théorie est-elle toujours d'actualité ou a t-elle été mise hors-jeu ?

[Deedee81]

Salut,

Cette théorie est-elle toujours d'actualité ou a t-elle été mise hors-jeu ?

Toujours d'actualité.