Matiére noire, théorie Mond et si c'était plus simple ?

[Deedee81]

Salut,

Mais si j'ai bien compris les théories alternatives ont des probabilités très faibles à moins d'un bouleversement en physique.

Il est délicat de parler de probabilité ! Mais il y a tellement de spéculations que forcement la plupart seront fausses, c'est même une évidence, tout le monde ne peut pas avoir raison.
Mon attitude de physicien est souvent même de dire :"j'espère que tout le monde se trompe" : car j'aime les surprises et les avancées spectaculaires et les "allez, donnez nous quelque chose pour théoriser bon sang"
(j'ai été déçu avec le Higgs Non je plaisante, j'espérais qu'on ne le trouve pas mais sa mise en évidence est une extraordinaire réussite de la physique expérimentale... et théorique).

Est-elle prédictive ????

Oui en partie et a elle seule ne peut tout expliquer (comme les halos isolés de matière noire ou les ponts de matière noire). Mon opinion est que la matière noire c'est plusieurs choses (toutes difficiles à isoler) ce qui complique la "chasse" aux machins noirs.

Elle remet en question la RG qui a toujours été vérifiée jusqu'aux limites subatomiques.

Il existe une version relativiste de Mond qui donne en effet une petite différence dans la RG (dans l'équation d'Einstein, qui d'ailleurs est postulée, pas démontrée à partir des postulats fondamentaux : attention ça ne veut pas dire que je soutiens la théorie Mond, juste que je ne veux pas faire de procès d'intention contre elle).

Mais non la RG n'est pas vérifiée jusqu'aux limites subatomiques !!!! Seulement jusqu'à 1 cm environ (la difficulté est que la gravité est extrêmement faible, c'est la plus faible des interactions et son importance vient du fait qu'elle est universelle, elle est liée à l'énergie-masse, et toujours attractive et donc cumulative). La RR par contre est validée jusqu'au limite subatomique.

On peut se demander (et c'est ma question) si les "anomalies" liées à la matière noire ne sont pas plutôt dues à une théorie (déjà hypercomplexe) incomplète car il y a tellement de faits et de biais à prendre en compte ?????

C'est toute la question on n'a pas la réponse.
Quand on voit les calculs théoriques et les masses de données c'est clair que c'est affaire de spécialiste et extrêmement difficile. C'est parfois frustrant (pour les passionnés ou les "théoriciens du dimanche" comme moi )

Après (vu sur une super vidéo du CEA sur un article de Mthéory) on peut légitiment se demander s'il est possible de la détecter. Avec nos instruments actuels (et l'explication de ses propriétés via la vidéo) cela semble douteux

Douteux je ne sais pas. Difficile c'est clair. Quelles que soient les moyens mis en oeuvre. Mais ce n'est pas une raison pour baisser les bras. Toute confirmation théorique étant forcément expérimentale on n'a pas vraiment le choix. Et après tout les instruments actuels seront améliorés progressivement. Qui sait ? Affaire à suivre.... de près (ce qu'on fait tout ici... enfin, sauf Spark qui est resté psychologiquement coincé à Alven Non, je suis méchant là mais c'est ce qu'on voit dans les messages alors je n'hésite pas à le dire )
Je lis des articles tous les jours (pas que d'astro, là je lis un article sur les poissons clowns) et je vois constamment de nouveaux records de précision, de sensibilité etc.. des instruments. C'est fabuleux.
-----

[Lansberg]

Bonjour,

ces deux vidéos de JP Luminet sur la matière noire résument bien les différentes hypothèses quant à ses origines possibles (Mond est bien sûr évoquée) :
https://www.youtube.com/watch?v=iSYJPHQJOLA
https://www.youtube.com/watch?v=171V_eyddZo&t=2s

[yves95210]

Bonjour,

Mais si j'ai bien compris les théories alternatives ont des probabilités très faibles à moins d'un bouleversement en physique.
La théorie Mond me semble "limitée" par son champ action. Elle accepte aussi la matière noire (je ne crois pas que l'inverse soit vrai). Alors j'ai vu des graphiques où elle collait parfaitement aux observations de la vitesse orbitale des étoiles externes des galaxies (étudiées). Mais on peut se demander si ce n'est pas la théorie qui s'est adaptée aux observations (d'où effectivement une certaine correlation de facto). Est-elle prédictive ????

Parlons plutôt d'une relation empirique que d'une théorie. Mais oui, elle a un pouvoir prédictif, au moins à l'échelle des galaxies, où elle permet de prédire les vitesses de rotation observées, correspondant à une accélération radiale
g_obs = g_Newton lorsque g_Newton ≫ a₀
g_obs = √(a₀.g_Newton) lorsque g_Newton ≪ a₀
avec a₀ ≈ 1,2x10^-10 une constante universelle de la dimension d'une accélération.
A comparer avec l'ajustement ad hoc du profil de densité de matière noire qui doit être fait galaxie par galaxie pour coller aux observations.

Les contre-exemples de galaxies souvent mis en avant par les détracteurs de MoND relèvent en général du sophisme de l'épouvantail, ces derniers faisant prédire à MoND des résultats erronés à cause de la non-prise en compte de l'"external field effect" pourtant bien décrit dans la littérature.

D'autre part Stacy McGaugh avait prédit correctement dès 1999 (avant qu'ils soient mesurés) le rapport entre les amplitudes des deux premiers pics du CMB dans un modèle sans matière noire (et donc avec MoND), alors que la prédiction faite selon le modèle ΛCDM avec les valeurs de paramètres admises à l'époque s'est avérée incorrecte et a nécessité un ajustement du rapport entre densité de matière baryonique et densité de matière totale pour coller aux observations.

En revanche MoND sans ingrédient supplémentaire (j'y reviens ci-dessous) est mise en défaut par l'observation du rapport entre le 2e et le 3e pic du CMB et ne suffit pas non plus à expliquer complètement les vitesses des galaxies au sein des amas (mais la matière noire froide y arrive encore moins bien...).

Elle remet en question la RG qui a toujours été vérifiée jusqu'aux limites subatomiques.

Non, la phénoménologie MoND ne prétend pas être plus que l'approximation non relativiste d'une théorie encore à découvrir. Mais une telle théorie nécessite des ingrédients (des champs) supplémentaires. Il y eu historiquement des tentatives comme TeVeS (pour Tenseur-Vecteur-Scalaire, la nature des trois champs qu'elle fait intervenir), qui ont été réfutées.
Mais en 2020 Constantinos Skordis et Tom Zlosnik ont publié un article proposant une nouvelle théorie relativiste reproduisant les résultats de MoND à l'échelle des galaxies, prédisant correctement les rapports entre les amplitudes des trois pics du CMB, et dans laquelle la vitesse de propagation des ondes gravitationnelles est égale à c (contrairement à TeVeS).

Laurent Sacco avait écrit un article au sujet de cette théorie pour Futura, contenant une interview de Benoît Famaey. Je t'invite à le lire si tu veux te faire une idée plus sérieuse du sujet. Il s'agit en fait d'une revisite de TeVeS dans laquelle le champ scalaire ne fait que quantifier la norme du champ vectoriel.

D'une certaine façon le fait de devoir faire intervenir des champs supplémentaires est ni plus ni moins satisfaisant que de devoir faire intervenir une densité de masse de matière "noire" tant qu'on ne sait pas quelle est l'origine de ces champs.
Mais contrairement à l'hypothèse de la matière noire froide (et des WIMPs) il n'y a pas eu des décennies d'expérimentation à l'aide de moyens gigantesques (le LHC entre autres) sans résultats... Et contrairement à l'hypothèse de la matière noire froide, la théorie de Skordis et Zlosnik a un pouvoir prédictif à l'échelle des galaxies, puisqu'elle y reproduit strictement la phénoménologie MoND.
Au dernières nouvelles il restait une masse de boulot (et peu de gens pour s'y coller) pour produire des simulations permettant de tester cette théorie vis-à-vis de l'ensemble des observations. En particulier au sujet de la masse des amas de galaxies et de la vélocité de leurs composants, qui pourraient être un test déterminant.

Bref MoND est loin d'avoir dit son dernier mot, mais encore faut-il savoir de quoi on parle.

[Daniel1958]

Bonjour

Alors je très léger mon niveau est très faible et je ne travaille pas des labos, je procède par recoupement et j'ai une forme d'analyse statistique bayésienne et je lis et regarde de confs

'autre part Stacy McGaugh avait prédit correctement dès 1999 (avant qu'ils soient mesurés) le rapport entre les amplitudes des deux premiers pics du CMB dans un modèle sans matière noire (et donc avec MoND), alors que la prédiction faite selon le modèle ΛCDM avec les valeurs de paramètres admises à l'époque s'est avérée incorrecte et a nécessité un ajustement du rapport entre densité de matière baryonique et densité de matière totale pour coller aux observations.

Cet argument a été repris pour la matière noire dont le graphe de température de corps noir aurait été respecté .....à 100% (vu dans une conf d'un de chef de projet (théorique) du satellite Plank à l'IAP) je sais ce n'est pas une preuve définitive mais c'est pas mal

Non, la phénoménologie MoND ne prétend pas être plus que l'approximation non relativiste d'une théorie encore à découvrir. Mais une telle théorie nécessite des ingrédients (des champs) supplémentaires. Il y eu historiquement des tentatives comme TeVeS (pour Tenseur-Vecteur-Scalaire, la nature des trois champs qu'elle fait intervenir), qui ont été réfutées..

Oui j'ai lu qu'il y avait une version "compatible" avec un tenseur "dédié" mais ça dépasse mon niveau. Je ne connaissais pas par contre la réfutation.

Mais en 2020 Constantinos Skordis et Tom Zlosnik ont publié un article proposant une nouvelle théorie relativiste reproduisant les résultats de MoND à l'échelle des galaxies, prédisant correctement les rapports entre les amplitudes des trois pics du CMB, et dans laquelle la vitesse de propagation des ondes gravitationnelles est égale à c (contrairement à TeVeS).

D'accord c'est un excellent point.

Physeb2

Ce que tu décris correspond, de maniere a la mano, a l'observation de la masse dynamique de Zwicky dans les années 30. Depuis on a beaucoup d'observations qui nécessitent la matiere noire:
- Fond Diffus Cosmologique
- Pic des BAO dans la distribution des galaxies
- Histoire de formation des galaxies et des amas de galaxies (modele Bottom up) qui justement réfute un modele de formation type top-bottom que voudrait Spark car il s'en fout des observations hors d'un laboratoire.
- Structure filamentaire de la distribution des galaxies et amas de galaxies
- Observation par strong Lensing de la composante baryonique Vs halo des amas de galaxies
- Temperature du gaz intergalactique dans les amas
- courbe de rotation des galaxies (bien que MOND y arrive bien mais la matiere noire aussi)
J'oublies certaines observations mais tu vois que c'est sur un spectre de taille, de masse et de temps très important

Bon mais c'est un préjugé (peut être infondé) de ma part cette description m'a influencée il faut de le dire (bien que de la matière est introuvable et n'interagit pas électromagnétiquement c'est bizarre) mais c'est la structure même de notre univers qui est décrite Bon je le répète j'ai vu une superbe vidéo du CEA pour eux il n'y a pas de doute c'est la matière noire qui a façonné les futures galaxies.
Tout cela ne constitue pas une preuve mais un gros faisceau de présomption avec peut-être une possibilité Mond à la marge
Sinon j'ai lu concernant la matière noire que des personnes ont travaillé plus de quinze ans à regarder des naines noires, naines brunes (MACHO) pour un résultat nul. Je me dis que la science peut rendre aussi insatisfaits des chercheurs.

Bref MoND est loin d'avoir dit son dernier mot, mais encore faut-il savoir de quoi on parle.

Tu fais une allusion au fait que la théorie Mond ne serait limitée qu'aux galaxies ? Et qu'il ne faudrait pas lui faire embrasser toute la cosmologie ?

[Daniel1958]

Merci

Comme ils disent au Cinéma >>>dans la boite

[Tawahi-Kiwi]

En anglais il n’y a qu’en seul adjectif utilisé : dark matter et dark energy. Le sens premier de dark est sombre ou obscur, mais peut aussi semble-t-il s’employer dans certains cas avec le sens de black.

'Black matter' est plutot a évité avec des interlocuteurs américains pour peu qu'ils soient vites choqués par des expressions un peu étranges et y voient une signification douteuse de politique raciale (ca m'est arrivé, bien avant BLM )

[Daniel1958]

Un petit rajout. Comme toujours avec moi les raisons sont à prendre avec des pincettes longues de préférences.
Je constate que la théorie Mond est expliquée sur Wikipédia sur le plan mathématique avec un A_o au lieu d'un A mais visiblement avec peu de détails sur sa phénoménologie.
Je sais bien que ma spéculation est plutôt hardie ou bête

Mond ne fait-elle pas que constater mathématiquement l'effet de la matière noire ?

Je vais prendre comme exemple les étoiles externes de notre Milky Way. Elles ont des vitesses orbitales trop rapides. Elles devraient répondre à la troisième loi de Kepler.
On arrive bien à avoir de la lumière de ces étoiles qui ont une masse. S'il y a de matière noire, celle-ci est invisible. Elle est suspectée d'être présente. Mond ne ferait que la constater ?????



Au départ je détestais l'idée d'une matière inconnue miracle et comme dirait Cedric Villani "rustine". Mais C'est peut-être la seule explication à l'heure actuelle.


Mais en verité je n'en sais rien du tout pour la matière noire mais c'est intuitivement cohérent.

[JPL]

'Black matter' est plutot a évité avec des interlocuteurs américains pour peu qu'ils soient vites choqués par des expressions un peu étranges et y voient une signification douteuse de politique raciale (ca m'est arrivé, bien avant BLM )

Je n’y avais pas pensé. Comme toujours il y a la langue, mais aussi le contexe.

[yves95210]

Mond ne fait-elle pas que constater mathématiquement l'effet de la matière noire ?

Ou inversement, la matière noire (dans le modèle qui fait consensus actuellement) n'est-elle pas un artifice permettant d'expliquer (pas trop bien dans certains domaines) un phénomène d'origine inconnue (l'accélération radiale dans les galaxies, qui semble ne dépendre que de la densité de matière baryonique et d'un paramètre universel) dont la relation empirique établie par Milgrom en 1983 rend parfaitement compte ?
Il a déjà fallu revoir le rapport entre densité de matière baryonique / densité de matière totale (dont l'estimation était pourtant basée sur des observations considérées comme probantes à l'époque) pour expliquer a posteriori le rapport entre les amplitudes des deux premiers pics du spectre du CMB. Et des ajustements ad hoc (basés sur des hypothèses pour le moins hasardeuses) des profils de densité de matière noire restent nécessaires pour expliquer les observations des vitesses de rotation des galaxies.
Bref c'est un modèle dont on peut ajuster sans fin les valeurs des paramètres pour expliquer a posteriori de nouvelles observations... Sauf que les particules sur lesquelles il est basé sont censées être bien réelles mais que les expériences menées jusqu'à aujourd'hui n'ont fait que repousser vers le haut (sans justification puisqu'à chaque itération - jusqu'à quand ? - les physiciens des particules assurent que ces particules seront détectées) la limite basse du niveau d'énergie à partir duquel elles pourraient être détectées.

D'un autre côté, comme je le disais ci-dessus, il semble maintenant assez probable qu'on puisse construire une théorie relativiste reproduisant la relation MoND dans les domaines où elle est valide (par approximation) et expliquant / prédisant les phénomènes pour lesquels la version "naïve" de MoND est en échec. Cette théorie ferait appel à d'autres ingrédients que la matière noire froide (Cold Dark Matter) sur laquelle est basée le modèle LambdaCDM qui fait aujourd'hui consensus (de moins en moins vu l'ensemble des problèmes ouverts - et les premiers résultats scientifiques du JWST ont jeté un nouveau pavé dans la mare, même s'ils restent à confirmer), mais qui semble être dans une impasse. Au moins l'existence de ces "autres ingrédients" n'a pas l'inconvénient d'avoir déjà été quasiment réfutée...

[Daniel1958]

Très certainement je reprends

comme dirait Cedric Villani "rustine"

Sans ça le vélo ne peut avancer et la science aussi. Après l'approche mathématique laisserait à penser qu'une génération des physiciens de génie n'aurait pas pensé à modifier les équations de champs ou amender les équations de Newton. Si Mond devait être la bonne théorie
tout un pan de la cosmologie primordiale serait à revoir et à réexpliquer >>>finalement ce n'est pas ça. Le problème c'est que le Stand-by Energie sombre et Matiére noire "discréte" a tendance à durer et à être accepté de fait.

[Lansberg]

Une des dernières publications sur l'expérience de Baksan publiée dans le Physical Review Letters de février 2022 (et dispo sur ArXiv depuis mai : https://arxiv.org/pdf/2201.07364.pdf) relance sérieusement la piste du neutrino stérile, prédit de longue date, sensible uniquement à la gravitation et candidat à la matière noire.

Résumé édulcoré ici : https://www.sciencesetavenir.fr/fond...fantome_164618

Peut-être une future évolution du modèle LCDM vers le modèle LWDM (warm dark matter).
En tout cas la recherche sur les neutrinos est particulièrement active.

[yves95210]

Une des dernières publications sur l'expérience de Baksan publiée dans le Physical Review Letters de février 2022 (et dispo sur ArXiv depuis mai : https://arxiv.org/pdf/2201.07364.pdf) relance sérieusement la piste du neutrino stérile, prédit de longue date, sensible uniquement à la gravitation et candidat à la matière noire.

Résumé édulcoré ici : https://www.sciencesetavenir.fr/fond...fantome_164618

Peut-être une future évolution du modèle LCDM vers le modèle LWDM (warm dark matter).

A ça près que (source, traduction par Deepl légèrement corrigée) :

Quoi que soit la matière noire, il faut qu'elle soit dynamiquement froide. Cette propriété est nécessaire pour qu'elle s'agglutine en halos de matière noire qui amorcent la formation des galaxies. Trop de matière noire chaude (relativiste) (neutrinos) supprime la formation de structures. Un halo de matière noire naissant n'est pas un obstacle pour un neutrino se déplaçant à la vitesse de la lumière : si ces neutrinos rapides transportent trop de masse, ils effacent la structure avant qu'elle ne puisse se former.

L'un des grands succès de ΛCDM est son explication de la formation des structure : la croissance des structures à grande échelle à partir des petites fluctuations du champ de densité aux premiers temps. Ceci est généralement quantifié par le spectre de puissance - dans le CMB à z > 1000 et à partir de la distribution spatiale des galaxies à z = 0. Tout ceci fonctionne bien à condition que la masse sombre dominante soit dynamiquement froide, et qu'il n'y ait pas trop de matière sombre chaude pour la combattre.

Une petite quantité de neutrinos pourrait donc résulter dans un modèle "Λ[C+W]DM" viable. Un quantité trop importante conduirait à réfuter le modèle ΛCDM sans pour autant qu'il soit remplaçable par un modèle ΛWDM...

Le problème est différent avec MoND :

MOND peut former une structure à grande échelle, un peu comme la matière noire froide, mais plus rapidement. C'est une bonne chose pour évacuer la matière des vides et mettre en place les structures rapidement, mais elle a tendance à surproduire les structures vers z = 0. Un ajout de neutrinos pourrait y remédier. Un neutrino ayant une masse appréciable pourrait également contribuer à réduire l'écart de masse résiduel dont souffre MOND dans les amas de galaxies.

Remarque : les premières observations de l'univers primitif par le JWST (cf. l'autre discussion) semblent plutôt privilégier une formation de structures plus rapide que ce que prédit ΛCDM (des galaxies trop grandes trop tôt). L'analyse de ces observations reste à confirmer, en particulier par un suivi spectrométrique des objets à z > 10 détectés par photométrie, dont certains s'avèreront probablement être des faux-positifs; mais vu les circonstances particulières nécessaires pour obtenir de tels faux-positifs, il serait étonnant que ce soit le cas de tous les objets à z > 10 déjà identifiés.

[curiossss]

Bonjour,

A-t-on une idée de la masse totale (ou équivalent-énergie) de neutrinos produite depuis le BigBang, en % par rapport à la masse de l'univers ?

[mtheory]

Bonjour,

A-t-on une idée de la masse totale (ou équivalent-énergie) de neutrinos produite depuis le BigBang, en % par rapport à la masse de l'univers ?

Oui, on a pensé il y a plus de 40 ans que ceux que l'on connaissait pouvaient être assez massifs pour fermer l'Univers mais ça a été réfuté, ils ne constituent qu'un fraction de la matière manquante mais on pense pouvoir bientôt la détecter https://www.futura-sciences.com/scie...big-bang-9839/

Par contre, pour des neutrinos au-delà du modèle standard, si ils existent, on ne sait pas.

[Daniel1958]

Je compléterai aussi l'idée de Curiossss car j'ai retenu ça de l'article

que ces particules sont bien dotées d’une masse. Infime certes, mais non nulle.

. On dit que la matière noire représente 5 fois la masse de notre matière "classique".

Mais c'est article montre un début d'une piste sérieuse.

[mtheory]

Mais c'est article montre un début d'une piste sérieuse.

ben non, les neutrinos stériles c'est une vielle idée pour la matière noire, en fait c'est un serpent de mer en cosmologie depuis des décennies.

[Daniel1958]

Je n'en sais rien mais il y a peut-être dans un labo une idée en germe sur son existence. Il me semble (perso) qu'ils ne pourront plus tenir éternellement la théorie sans du "concret".

[Daniel1958]

Bonjour

Vu sur Futura le 12/08/2022

Ces galaxies jettent le doute sur le modèle standard cosmologique

Mond +1 Matière Noire -1 .

Mais il y a une autre piste le modèle invariance d'échelle du vide, SIVT d'André Maeder cf "du Big Bang aux exoplanètes de gilbert Burki" (c'est peu connu). On en parlait en 2017. Peut-être qu'il y a eu une mise à jour des observations ?

[physeb2]

Bonjour Daniel,

c'est peu connu car c'est pour le moment cantonné a un type d'étude, en l'occurence la dynamique des galaxies naines. Des travaux intéressant qui améliorent un point particulier il y en a pas mal et c'est le cheminement normal. Ensuite, ce qui fait la différence pour commencer a être connu, il faut que la proposition permette également de résoudre d'autres problèmes. Par exemple une présentation de Maeder conclue sur le fait qu'il n'y a pas besoin de matiere noire, enfin c'est sympa mais la matiere noire on en a besoin pour beaucoup plus d'autres choses que les galaxies naines. Donc si maintenant en continuant a bosser sur ce modele ils arrivent a expliquer la dynamiquent des amas de galaxies, ça commencera a faire un peu de bruit. Et certainement d'autres personnes commenceront a travailler dessus. Un point interessant avec les futures données de JWST et des observatoire a 21cm est qu'il y aura des contraintes sur les instants proches au Fond Diffus Cosmologique. Le modele SIVT propose un facteur de croissance rapide des flucutations de matière. Si les observations tendent vers l'observation d'objets tres massifs très tôt, ça pourra certainement prendre également de l'importance.

On verra, mais sache qu'il existe beaucoup de modèles, tu as entendu parler de celui-ci car un des protagonistes a écrit un livre grand public et fait de la publicité sur cela. Mais pour le moment ce modèle n'a aucune raison d'être connu. Peut être que ça changera dans le futur.

[Daniel1958]

Bonjour
Comme toujours pédagogique.


Il y a un défenseur de Mond sur ce fil.
J'ai dit que je pensais que Mond ne faisait que "calculer" l'action de la matière noire. On m'a répondu avec justesse que l'inverse était aussi vrai. Il me semble (perso) qu'ils ne pourront plus tenir éternellement la théorie de la matière noire sans du "concret".

Cette théorie SIVT (telle que présentée) est un peu vague en soi mais elle conjugue très simplement Mond + Energie noire. En fait pour l'auteur c'est une des caractéristiques du vide qui en serait la cause. il dit "Le vide reste le vide quoi qu'il arrive". Bien sûr il modifie la constante Lambda avec une constante Lambda prime. Il n''y aucune particule supplémentaire à rajouter. En 2017 ces données théoriques étaient en adéquation avec des observations (je crois entre douze ou seize observations)
Après c'était dans un livre écrit par un astrophysicien Suisse qui soutenait la théorie d'un de ses collègues Genevois.