Compressibilité et densité de la matière noire ?

[invite7e0f7a44]

Bonjour,
Si la matière noire est sensible et génère de la gravitation - en considérant que les deux sont liés, elle devrait s’agglomérer sur elle même et les objets connus (étoiles et trous noirs).

Hors les observations semblent montrer de "halos" de matière noire autour des galaxies. Les ordres de grandeur proposés sont de dix fois la taille visible des galaxies.

Ces halos suggèrent une certaine incompressibilité de la matière noire, comme si les particules concernées étaient soumises à une force répulsive qui les empêchent de se rapprocher, de même que la matière ordinaire ne tombe pas indéfiniment sur elle même dans les noyaux atomiques.
Si l'on prend l'hypothèse de dix fois le diamètre de la voie lactée et de dix fois la masse, on peut calculer une densité de matière noire dans la galaxie : environ 4.10-23 kg/m3 ou l'équivalent de 20 000 protons par m3.
Est-ce qu'une telle densité de matière est détectable par les observations des mouvements astronomiques ?

En supposant que le halo de matière noire est concentrique avec la voie lactée, on pourrait en théorie détecter son influence gravitationnelle sur le mouvement des astres, mais je ne sais pas si l'influence de la masse visible de la galaxie est déjà détectable.

La densité de matière noire peut être une piste pour d'éventuels détecteurs : à partir d'hypothèses sur la masse des particules de matière noire on peut en déduire leur emprise dans l'espace et dimensionner des équipements.
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[invite7e0f7a44]

Autre manière d'aborder la question : les neutrinos ayant une masse, la matière noire localisée autour des galaxies pourrait-elle être un halo de neutrino en gravitation autour ?

Cela fait intervenir la vitesse des neutrinos, il faut qu'elle soit suffisamment faible pour qu'il restent dans le champ de gravité des galaxies.
Cela ferait une densité moyenne de l'ordre de 10+14 neutrinos par m3. J'imagine que ces calculs ont déjà été faits, où peut-on les trouver ?

[Gilgamesh]

Bonjour,
Si la matière noire est sensible et génère de la gravitation - en considérant que les deux sont liés, elle devrait s’agglomérer sur elle même et les objets connus (étoiles et trous noirs).

Hors les observations semblent montrer de "halos" de matière noire autour des galaxies. Les ordres de grandeur proposés sont de dix fois la taille visible des galaxies.

Ces halos suggèrent une certaine incompressibilité de la matière noire, comme si les particules concernées étaient soumises à une force répulsive qui les empêchent de se rapprocher, de même que la matière ordinaire ne tombe pas indéfiniment sur elle même dans les noyaux atomiques.

Pas vraiment une incompressibilité, juste le fait de la température. En l'absence de phénomène dissipatifs, médiés essentiellement par l'électromagnétisme pour la matière baryonique, la matière ne rayonne pas, et donc de refroidit pas. Elle est simplement virialisée, cad qu'elle forme des globules dans lequel le potentiel de gravité égale deux fois l'énergie cinétique.

Si l'on prend l'hypothèse de dix fois le diamètre de la voie lactée et de dix fois la masse, on peut calculer une densité de matière noire dans la galaxie : environ 4.10-23 kg/m3 ou l'équivalent de 20 000 protons par m3.
Est-ce qu'une telle densité de matière est détectable par les observations des mouvements astronomiques ?

En supposant que le halo de matière noire est concentrique avec la voie lactée, on pourrait en théorie détecter son influence gravitationnelle sur le mouvement des astres, mais je ne sais pas si l'influence de la masse visible de la galaxie est déjà détectable.

La densité de matière noire peut être une piste pour d'éventuels détecteurs : à partir d'hypothèses sur la masse des particules de matière noire on peut en déduire leur emprise dans l'espace et dimensionner des équipements.

L'effet de la matière noire est visible sur la courbe de vitesse des galaxies et a plus grande échelle par la distribution des vitesses des galaxies dans les amas. C'est comme ça qu'on a postulé l'existence de la matière noire et qu'on en a déduit sa masse et sa densité...

Pour en déduire une densité particulaire il faut par contre faire une hypothèse supplémentaire sur la masse de la (des ?) particules constitutives.

[invite7e0f7a44]

La phrase "le potentiel de gravité égale deux fois l'énergie cinétique" ne me semble pas très explicative. Est-ce que cela veut dire que l'énergie cinétique des objets observés ne s'explique que par un potentiel de gravité deux fois plus élevé ?
Pourquoi juste deux fois, c'est une observation ?

Je n'ai pas été assez précis dans la suite, certes la matière noire a été détectée par la distribution des vitesses dans les galaxies, mais les observations permettent elles de mettre en évidence un gradient de densité de cette matière noire au sein des galaxies ou entre-elles ?
D'où la question sur la densité : une répartition homogène suggérerait une forme d'incompressibilité et donc des interactions entre les particules de matière noire.
La mesure d'un gradient positif vers le centre des galaxies plaiderait plutôt pour des particules libres. La gravité plus importante dans l'environnement des galaxies résulterait d'un "temps-de vol" plus long dans les zones de concentration matière ordinaire. Je suppose que des calculs de probabilité ont été faits dans ce sens ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

Pourquoi juste deux fois, c'est une observation ?

Non. Calcul: https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%...A8me_du_viriel

[Gilgamesh]

D'où la question sur la densité : une répartition homogène suggérerait une forme d'incompressibilité et donc des interactions entre les particules de matière noire.
La mesure d'un gradient positif vers le centre des galaxies plaiderait plutôt pour des particules libres. La gravité plus importante dans l'environnement des galaxies résulterait d'un "temps-de vol" plus long dans les zones de concentration matière ordinaire. Je suppose que des calculs de probabilité ont été faits dans ce sens ?

Je ne comprend pas ce que tu exprime avec l'idée du "temps de vol".

Pour ce qui est des mesure de profil de densité, tu peux voir à quoi ça ressemble sur un ensemble d'amas, en utilisant l'effet de lentille gravitationnelle.

The Density Profiles of Massive, Relaxed Galaxy Clusters. I. The Total Density Over Three Decades in Radius

[invite7e0f7a44]

Temps de vol : c'est sûrement exprimé d'une autre manière dans les publications.
L'idée est que les particules de matière noire peuvent être initialement réparties uniformément dans l'univers, mais que, étant attirées par le amas de matière ordinaire, elles peuvent se mettre en orbite ou être déviées par cette matière. Elles passeraient alors plus de temps dans l'environnement de cette matière qu'ailleurs entre les galaxies.
Ce temps de transit plus important pourrait être la cause de l’excès de masse apparent de la matière noire à proximité des galaxies. Il devrait également montrer un gradient de densité en s'approchant du centre des galaxies.
Je ne sais si cette idée à un sens, je ne suis pas du tout spécialiste du sujet.

[Gilgamesh]

Temps de vol : c'est sûrement exprimé d'une autre manière dans les publications.
L'idée est que les particules de matière noire peuvent être initialement réparties uniformément dans l'univers, mais que, étant attirées par le amas de matière ordinaire, elles peuvent se mettre en orbite ou être déviées par cette matière. Elles passeraient alors plus de temps dans l'environnement de cette matière qu'ailleurs entre les galaxies.
Ce temps de transit plus important pourrait être la cause de l’excès de masse apparent de la matière noire à proximité des galaxies. Il devrait également montrer un gradient de densité en s'approchant du centre des galaxies.
Je ne sais si cette idée à un sens, je ne suis pas du tout spécialiste du sujet.

Etant donné que la matière noire représente 5 fois la masse de la matière baryonique en bonne logique il faudrait donner la relation dans l'autre sens. Dans les modèles actuels de formations des grandes structures, tu as donc au départ (avant le découplage) amplification des inhomogénéités par effondrement gravitationnel de matière noire. Cet effondrement est limité par le fait que la matière noire ne rayonne pas et donc conserve son énergie thermique mais c'est à partir de ces surdensité de matière noire que vous se former les amas et les galaxie. La matière baryonique pouvant dissiper son énergie gravitationnelle en rayonnant, son effondrement sera plus "piqué" et elle va creuser le puits gravitationnel commun. Donc au départ et plus encore à l'arrivée la matière noire est plus dense au centre des halos qu'à la périphérie.