point sur la matière noire

[invitee9ed9cad]

Bonjour,

C'est avec étonnement et émotion que j'ai l'honneur de poser une question a un tel calibre de l'astrophysique que vous.

Est-il possible aujourd'hui de classer et de quantifier par catégories ce qui constitue la matière noire.
Bien sûr, si elle s'appelle la matière noire, c'est que de nombreuses zones d'ombres subsitent à son sujet, mais serait-il possible d'avoir une photographie de ce que les astrophysiciens pensent qu'elle recèle a l'heure actuelle ?
Milles merci a futura de me donner la chance de pouvoir m'adresser a de tels intervenants !!
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[inviteaccfa121]

Bonsoir,

C'est une très bonne question. On sait aujourd'hui que plus de 95% de la masse-énergie de l'univers est "sombre" (le terme anglais "dark matter" se traduit par matière sombre plutôt que par matière noire, mais peu importe, cela veut dire la même chose). On lit parfois dans les articles de vulgarisation que dans ces conditions, 95% de la matière cosmique étant inconnue, la cosmologie du big bang n'était plus crédible, ce qui est une absurdité. La raison est que l'on a une assez bonne idée des différentes catégories de matière-énergie sombre et de leurs contributions relatives. Les dernières données viennent des observations du rayonnement fossile par le satellite WMAP (2003). Celui-ci a cartographié les vibrations de l'univers primitif. Or, la façon dont celui-ci a vibré dépend de sa composition (de même que la façon dont vibre la membrane d'un tambour dépend, en partie, de la matière qui la constitue). Bref, les résultats sont les suivants.

* 0,5% de matière lumineuse (étoile, galaxies, etc) .. à peine!
* 4% de matière atomique ordinaire (incluant les 0,5% de matière lumineuse). La matière ordinaire, dite baryonique, est constituée de protons et de neutrons, tout comme les noyaux atomiques. Il s'agit donc là de la contribution due aux petites étoiles (naines brunes) ou planètes non lumineuses, aux nuages d'hydrogène froid, aux trous noirs, etc.
* 23% de matière sombre exotique (non baryonique). Il s'agit de particules élémentaires massives qui auraient été produites en grand nombre dans l'univers primitif de très haute énergie. Un exemple au moins est connu : les neutrinos; Il y en a beaucoup, mais comme ils ont une très faible masse, ils ne contribuent que très peu. Les autres candidats (axions, gravitinos, etc) existent sur le papier des théoriciens, mais n'ont pas encore été détectés directement. C'est l'un des grands défis expérimentaux des années à venir.
* 73% d'énergie sombre. La nature précise de cette dernière reste à élucider. S'il s'agit d'un terme du type constante cosmologique ou de l'énergie du vide quantique (hypothèse la plus probable), cette énergie domine définitivement la dynamique future de l'univers et lui confère une expansion perpétuelle accélérée. En effet, ce type d'énergie, contrairement à la matière particulaire, exerce un effet répulsif semblable à une "antigravitation". En 2003, des mesures indépendantes effectuées sur des supernovae ont renforcé ce résultat et donné même l'époque à laquelle l'accélération de l'expansion aurait commencé : voici un milliard et demi d'années. Toutefois, puisque la nature exacte de l'énergie sombre reste hypothétique, certains modèles (par exemple ceux baptisés "quintessence") admettent la possibilité d'une variation de l'énergie sombre au cours du temps ; si donc celle-ci rediminuait dans le futur au lieu de rester constante, alors la densité de matière l'emporterait à nouveau, et l'accélération de l'univers cèderait la place à une décélération, pouvant aboutir à un univers fermé avec, à terme, un « big crunch » …

Il faut savoir qu'il n'y a pas de vérité en sciences, seulement des modèles et deS consensus. Ces résultats, bien que probants, ne sont donc pas considérés par tous comme définitifs, et certains cosmologistes contestent ces valeurs...

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Jean-Pierre Luminet

[invitee9ed9cad]

Merci pour cette réponse détaillée
cette énergie sombre est apparament un des sujets privilégiés des détracteurs du modèle standard.
On peut le comprendre vu les incertitudes qui plannent sur ce sujet ... en attendant de nouvelles données

Mais j'ai des questions qui vont vous sembler forcement naïve, mais elle me brulent la langue
concernant l'énergie sombre (sur laquelle je me plantais complètement avant vos précisions):
se pourrait-il que ce soit la quasi absence de potentiel gravitationnel qui règne dans les vastes régions de densité de matière très faible qui amène une force plus ténue a pouvoir s'exprimer ?
La décohérence se produit lorsque des particules echangent de l'information si j'ai bien suivi, mais si la densité passe un seuil critique, des effets quantiques se manifestent. Peut-on parler d'espace quantique dans ces vastes étendues ?
Cet espace n'est-il pas aussi une pouponière privilégiée de création de particules/antiparticules ?
Si c'est le cas, cette production pourrait-elle avoir une influence sur l'expansion ?