rotation des galaxies

[invite52eae448]

bonjour à tous et toutes,

je tentais d'expliquer hiers à mon petit neveu le léger problème de la rotation des galaxies quand soudain, je m'apperçu que ce que je tentait de simplifier n'était en fait pas très clair pour ma propre personne

donc j'étais partis sur une métaphore simple, celle du tourniquet avec des drapeaux "en ligne" depuis le centre du tourniquet vers le bord... l'image est simple mais tout à fait accessible pour un enfant de 8ans..

je lui dit d'imaginer que le tourniquet tourne, et les drapeaux plus l'on s'éloigne du centre, plus il flotte dans le vent... indiquant par là qu'il se déplace plus rapidement que ceux du centre...

mais au moment ou je m’apprête à dire "c'est comme pour..." j'ai soudainement un arrêt... et je continue c'est presque ça... sauf dans une galaxie les étoiles semble tourner à la même vitesse tout autour du centre, soit tout les drapeaux flotte de la même façon

étrange, surtout si l'on se dit qu'une galaxie n'est pas un tourniquet et qu'il n'y a pas de vent de face a une vitesse donnée... et que donc ce qui vas moins vite impérativement perd du terrain (au tour) du centre de masse...

reste que, si il n'y a pas de tourniquet, il n'y a pas de plan d'ensemble, et les vitesses et orbite que chaque astre est uniquement relative à sa propre masse (comme autours du soleil) ou les planète vont selon leur propres "rythme" sans faire une jolie spirale ou autres ?

faut-il dès lors penser que les galaxie tourne d'un seul bloc en une masse uniforme autour du centre galactique et que de fait ce sont les variation de masse du centre vers le bord qui pose une variation de vitesse... et là pouf... je me dis...
mais ou est le problème alors, le comportement des galaxies semblent correct ?

et là, je me dis ... franchement où est[vraiment] le problème
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[ansset]

et là, je me dis ... franchement où est[vraiment] le problème

la "matière noire" ou le "phénomène matière noire" pour ceux qui pensent à une loi de gravitation modifiée.
Cdt

[ansset]

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C...axies_spirales

[invite52eae448]

ben j'ai été voir, un peu partout de puis, galaxie spiralle, différent post sur futura,(largement commenté)... mais finalement j'arrive pas bien a saisir ou se trouve vriament le problème ... rien de grâve (dans mon cas) mais tout de même

comment elles tournes les galaxies ? c'est un tourniquet (une seule masse en mouvement) avec un effet d'applatissement inertiel, ou bien un simple centre galactique (TN) avec des étoiles en rotation autour (avec un mouvement individuel)

parceque dans le premier cas, j'arrive pas a saisir qu'il puisse y avoir un problème de vitesse sur les bords, pusique celle-ci relatif au rayon*masse(intensité lumneuse) donne une vitesse décroissante si la masse décroit

par contre, dans cas ou l'on a des astres individualisé dans leur mouvement, là effectivement ç'est problématique cette perte de vitesse

toutefois, le cas 2 ne me permet pas de comprendre l’aplatissement de la galaxie ainsi que les bras barré(masse uniforme) et les bras spiraux(masse décroissante)

que dois-je comprendre ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[ansset]

ben j'ai été voir, un peu partout de puis, galaxie spiralle, différent post sur futura,(largement commenté)... mais finalement j'arrive pas bien a saisir ou se trouve vriament le problème ... rien de grâve (dans mon cas) mais tout de même

je ne parle pas ici des différentes structures de galaxies ( autre sujet )
le pb ( comme tu dis ) est que l'application simple de la loi de la gravitation supposerait que les étoiles tournent moins vite si elles sont plus éloignées du centre galactique.
à l'instar du système solaire par exemple ou Jupiter a une période de révolution de 12 ans ( 1an pour la terre ).
ceci du au fait que l'attraction gravitationnelle diminue fortement avec la distance ( en 1/R² )
et que l'on observe une plus grande densité de matière au centre, ( un peu à l'image d'un système stellaire )
Or, ce qu'on observe chez nos galaxies voisines, c'est qu'au delà d'une certaine distance, tout semble tourner à la même vitesse angulaire.
Ce qui laisse supposer qu'il existe un ensemble de masse plus important qui englobe la galaxie et que l'on ne voit pas ( la matière noire ).

En espérant avoir répondu à ta première interrogation.
Cdt

[invite52eae448]

ben, pas vraiment en fait, je pensais que la rotation des astres autour d'un centre était "toujours" individualisé...

soit, chaque astre se comporte individuellement, il n'y a pa s de plan d'ensemble, comme pour le système solaire, les vitesses sont individualisée et les astres sont n'importe ou autour du soleil sans forme particulière

or c'est inapplicable a une galaxie (c'est là où je commence à plus rien piger)

parce qu'il y'a des galaxies bordélique ou les astres semblent tourner individuellement et d'autre organisée où les astres semblent tourner selon un axe sur un plateau (tourniquet/toupie)
mais dans ce cas, ou est le problème, sur un plateau, la vitesse croit avec la distance au centre de rotation... ce qui permet de conserver la forme "apparente" (tous les drapeau reste en ligne, mais ceux le plus sur le bord vont plus vite (rien de plus normal)

mais pourquoi dire qu'il est problématique que les étoiles du bord aillent a la même vitesse que celle du centre ?
car si elle se déplacent moins vite, l'apparence de la galaxie est celle d'une spirale (rien de plus normal) car c'es bien ce que l'on observe ? non
en plus cette perte de vitesse semble se corroborer avec la baisse de luminosité ... soit une masse plus faible sur les bords... donc un disque galactique biseauté(sur les bords)

delà, que je saisi pas, en quoi est-ce problématique cette vitesse égalitaire ??

[ansset]

delà, que je saisi pas, en quoi est-ce problématique cette vitesse égalitaire ??

parce que , en toute logique , plus tu t'éloignes du centre de masse , plus ta vitesse de rotation est sensée être plus faible.......
je ne sais si tu fais exprès de ne pas comprendre, c'est même pas de la RG, c'est juste du Newton. ( même chose en RG d'ailleurs )

[ansset]

pour le reste ce que tu dis est à peu prêt du nawak !
donc selon toi, par exemple dans le système solaire chaque planète ferait ce qu'elle veut ( évidemment parce qu'elle le vaut bien )

[invite52eae448]

parce que , en toute logique , plus tu t'éloignes du centre de masse , plus ta vitesse de rotation est sensée être plus faible.......

bon ça c'est Newton... si je ne m'abuse... et c'est l’interprétation correcte

donc pas du tout un tourniquet et pas du tout une toupie... ou tout les éléments tourne "entrainé" par la rotation de la galaxie

là tout les éléments ont une rotation propre "individualisé" autour du centre galactique et la forme de la galaxie est purement fortuite... c'est plus clair comme ça...

[ansset]

là tout les éléments ont une rotation propre "individualisé" autour du centre galactique et la forme de la galaxie est purement fortuite... c'est plus clair comme ça...

mais pas du tout !
ou alors, il faut que tu précises ce que tu entends par "individualisé".
en tout cas, ce n'est pas "chacun fait, fait, fait, ce qu'il lui plait, plait, plait ....".

[invite52eae448]

individualisé => le mouvement de chaque astre ne fait référence qu'au centre de masse du système... autour duquel elles orbitent...

sinon c'est un mouvement "en masse" et c'est le système en son entier qui doué d'une rotation propre "d'ensemble" entraine les élements qui lui sont liés...(un tourniquet) et avec une vitesse croissante depuis le centre vers le bord si masse isotrope sur l'ensemble du système... (mais même si ça y ressemble comme deux goutes d'eau, tu dis que cela reste un mouvement newtonien quasi ou speudo individualisé) <= pourquoi pas... même si cela ne m'est pas intuitif

après tout le système solaire fut d'abord une nébuleuse en mouvement, qui s'est aplaties sous la propre rotation... puis de cette rotation les orbites de chaque astres ont finit par s'agglutiner agglomérer, jusqu'a être nétoyée, mais gardant localement leur impulsion originelle (sauf qu'on ne voit plus aujourd'hui le disque nébulaire autours du soleil)

mais bon, l’analyse newtonienne étant antérieure à ses connaissances moderne, il est préférable de ne pas les lui opposer, sinon son hypothèse gravitationnelle en prend un coup dans les jambières.

[ansset]

individualisé => le mouvement de chaque astre ne fait référence qu'au centre de masse du système... autour duquel elles orbitent...

OK, mais c'est là que se situe le pb, puisque tu as posé la question.
normalement, dans ce cadre la vitesse de rotation devrait décroitre avec la distance.
Or, ce n'est pas ce qu'on observe à partir d'une certaine distance. ( vitesse de rotation quasi identique )
je ne sais plus dans quelle langue il faut s'exprimer.

[invite52eae448]

oki, pas d'problème Ansset c'était cette définition qui alors posait problème... delà pas trop de difficulté pour comprendre ou est le problème...

hormis peut-être, la base, si un nuage de gaz rentre en rotation, c'est l'ensemble du nuage qui est en rotation, et non chacun de ces points qui sont individualisé... le cas du système solaire, n'est que le reste de ce phénomène... et comment dire... newton c'est planté, parcequ'il ne connaissait pas le phénomène auxquel il avait à faire et surtout son histoire...

les vitesses de chaque planète sont la résultante de ce mouvement originel, et au XVIIème siècle, newton n'y voit que des mouvement individualisé... hors, la sphère solaire continue de tourner, ce qui implique l'existence d'un écliptique, une zone de rotation préférentielle qui "signe" un tourniquet, ou un tourniquet originel

état de chose qui "ne fait pas sens" pour Newton... or qui est structurellement très important et fait la différence entre des galaxie elliptique et et spirale

or la ou les elliptique sont des amas informe "globalement" avec des astres individualisés, les spirales elles sont structurées, et le seul moyen de comprendre l'existence de cette structure (hors cas hazardeux, mais peut probable) c'est la rotation originelle du nuage de gaz lors de son effondrement ... rotation qui se conserve...

delà que les astres dans une galaxies spirale ne se conçoivent pas comme individualisé et libre, mais strictement lié à la rotation globale de la galaxie...
et que donc pour que la forme globale (apparente) de la galaxie se conserve, il est nécessaire que la vitesse "apparente" des astres croissent avec le rayon... sinon ces astres finissent immanquablement par prendre du retard...
ensuite c'est facile, (même pour moi), si l'on suppose un disque galactique uniforme en masse jusqu'au bord, les vitesses croissent et la structure (bras se conserve tel quel) inversement, si vers le bord la masse décroit(luminosité), la vitesse décroit, et les astres prennent du retard (type bras spiraux)
et l'égalité de vitesse est juste un forme d'équilibre entre vitesse et masse en tout point du disque (très bel exemple de régulation isotropique d'ailleurs(l'équilibre dynamique en tout point))

je te remercie de m'avoir montré où se trouvait mon erreur... je pensais que Newton avait raison... y'a pas d'mal, je dois être le seul... et erreur tout à fait légitime pour son époque...ce qui n'enlève rien a ce grand monsieur..

A+

[ansset]

cela n'a rien à voir avec une "erreur" du modèle newtonien, telle que tu la présentes.
car la RG par exemple, n'explique pas d'avantage ce phénomène.
donc :
-soit la loi en 1/R² doit être corrigée sur les grandes distances ( ce que certains proposent , même en y intégrant une version "moderne" semble t il compatible avec la relativité )
-soit il existe un "halo" de matière ( disons qui se comporte au sens gravitationnel comme telle ) et qui englobe la galaxie , ce qui expliquerait cette rotation quasi synchrone.
aujourd'hui , la tendance des astrophysiciens semble être de privilégier la seconde hypothèse, même si on cherche la "nature" de cette "matière".

[ansset]

justement , un des soucis d'une remise en cause d'une loi d'attraction gravitationnelle en 1/R² remettrait probablement indirectement en cause toute la RG aussi, ça fait beaucoup.
que l'on me corrige si mon argument est trop fort ou ne tient pas la route.

[inviteef2ff547]

Ton problème f.oreste, c'est que tu ne comprends pas pourquoi les étoiles (mais c'est la même chose pour les planètes) se regroupent grosso modo sur un plan et tournent toutes dans le même sens.

En fait, c'est simple. A l'origine tu as une boule de gaz. Il est un peu visqueux, et il va donc se déformer pour minimiser les interactions avec lui même. La meilleure forme, c'est un disque aplatie en rotation autour du centre. Et puis après tu as la même chose dans le disque pour la formation de l'étoile et des ses planètes.

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Voila, tu as la forme de ta galaxie... Disque, spirale c'est pareil... Tu as ta masse qui est grosso modo dans un plan et qui tourne dans le même sens.

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Ensuite, tu peux calculer la vitesse attendue de tes étoiles par rapport au centre, d'autant plus que l'essentiel de la masse est au centre. ET c'est là où il y a un problème. La mesure de la vitesse décroit en 1/r alors qu'on attendait 1/r^2.

Et donc l'hypothèse pour expliquer cet écart, c'est la matière noire qui initialement accompagner la matière normale, mais qui n'étant pas visqueuse est resté en boule autour du centre.
Le "qui n'est pas visqueuse" est indispensable, et c'est ce qui permet de dire que si la matière noire existe, alors elle n'est pas baryonique.

[invite52eae448]

bof... henriparisien1
y'a plus simple... soit le nuage s’effondre sans rotation, soit avec rotation... ce qui donne les elliptiques et les spirales

le premier cas, les étoiles individualise leur chute... dans l'autre, il y a un mouvement global ou tout les points sont lié gravitationnellement en une seule masse en rotation... ensuite, localement il y a des nuage de gaz qui s’effondre et forment des systèmes solaires comme le nôtre... mais conserve leur masse et lien gravitationnel... et continue donc de tourner, mais pris dans la masse et non relié directement au centre de masse du système.

cela forme un tourniquet, ou si l'on veux que la forme initiale perdure, la vitesse doit croitre du centre vers le bord... sinon les étoiles externe semble être en retard... (bras spiraux)

toutefois cette isnomie de mouvement est lié à la masse, si la masse du disque est uniforme, les étoiles se déplace de concert donc de plus en plus vite vers le bord... si la masse(luminosité décroit) les étoiles sont moins lié gravitationnellement au reste et sont moins entrainée... il s'en suit qu'elle finissent par être "lâchée" par le mouvement au centre... et ce même si elle reste entrainé par le mouvement "global"...

ainsi des bras droit, impliquant une masse régulière, et les bras spiraux une perte de luminosité

=> pour Ansset... Newton a juste décrit ce qu'il voyait, traduit en nombre... mais c'est excusé pour avoir proposé une force "à distance", dont il était bien incapable d'en déterminer la Nature et pis, le moyen d'action... Einstein fait un peu mieux, il montre le moyen d'action et la raison de l'existence de cette force, la déformation de l'espace/temps du à la gravité... mais Einstein n'explique pas pourquoi ni comment la gravité à un tel effet sur l'espace/temps, ni même quel est la Nature de cet espace/temps (par trop mathématique pour le comité Nobel en tout cas)

redéfinir le contexte (l'ensemble de définition ) la structure gravitationnelle d'une galaxie, ne permet-il pas éliminer la difficulté ? me semble que oui...

[inviteef2ff547]

bof... henriparisien1
y'a plus simple...
cela forme un tourniquet, ou si l'on veux que la forme initiale perdure, la vitesse doit croitre du centre vers le bord... sinon les étoiles externe semble être en retard... (bras spiraux)

Il y a peut-être plus simple, mais surtout beaucoup plus faux.

Les étoiles ne forment pas un tourniquet. En pratique, il n'y a pas de bras qui relie le soleil au centre de la galaxie, la gravité n'est pas un lien physique.

Ce qu'il faut voir, c'est que la vitesse de rotation des étoiles par rapport au centre décroit en 1/r. S'il y avait un tourniqué, elle devrait croitre.

[ansset]

Einstein fait un peu mieux, il montre le moyen d'action et la raison de l'existence de cette force, la déformation de l'espace/temps du à la gravité... mais Einstein n'explique pas pourquoi ni comment la gravité à un tel effet sur l'espace/temps, ni même quel est la Nature de cet espace/temps (par trop mathématique pour le comité Nobel en tout cas)

ben sur qu'il explique comment ! sinon il n'y aurait pas de RG

redéfinir le contexte (l'ensemble de définition ) la structure gravitationnelle d'une galaxie, ne permet-il pas éliminer la difficulté ? me semble que oui...

c-a-d ?????
de quelle difficulté parles tu ? à part celle évoquée sur les vitesses de rotation, qui justement s'expliquerait par ce halo de "matière noire".
donc si c'est pour dire que "ce serait" intéressant de résoudre ce point ? alors, les chercheurs ne t'ont pas attendu.

[invite23083969]

Bonjour à tou.te.s,
Si je me souviens bien, il y a déjà, dans les équations de Poincarré (reprises par Sakarov), l'obligation d'univers "jumeaux" (ici galaxie et anti-galaxie).
On pourrait donc se passer de l'hypothèse de la "dark matter" (un peu comme l'éther en d'autres temps ; mais tant qu'on avait pas mieux...).
Il y a des publications sur le sujet (et même un début de simulation informatique concluant). Je ne sais pas pourquoi, elles n'ont pas été discutées.

[Deedee81]

Salut,

Il y a des publications sur le sujet (et même un début de simulation informatique concluant). Je ne sais pas pourquoi, elles n'ont pas été discutées.

Parce que cela a été invalidé de longue date. Désolé je n'ai pas de publication sur ce sujet mais c'est assez évident. La matière noire ne se comporte pas du tout comme de la matière (par exemple, même son auto-interaction non gravitationnelle est nulle ou très proche), voir l'article wikipedia et les références inclues. Il n'est pas tout à fait exclu que cette "matière" (son nom est devenu un peu erroné, mais, bon, on fait avec) soit dans un univers "parallèle", why not, même si rien ne va dans ce sens, mais en tout cas ça ne peut pas être un univers jumeau ou anti-jumeau car ce n'est pas du tout de la matière ordinaire (ou de l'anti-matière).

C'est un peu ce qui est frustrant avec la matière noire : on a pu exclure des tonnes d'hypothèses ou presque (*)... mais on ne sait toujours pas ce que c'est.

(*) il est probable qu'il y a plusieurs composantes. Il faudrait être incroyablement prétentieux pour affirmer qu'il ne reste plus qu'UN truc à découvrir. Par exemple, on a pu exclure les machos, les neutrinos, ou les gravités modifiées. Mais il est fort possible que ces derniers expliquent une dizaine de pour cents de la matière noire.