La matière noire peut-elle former des astres ?

[Captain.Flam]

Bonjour,

une question me turlupine depuis quelques temps... j'en ai cherché une similaire sur quelques fora mais en vain.
Donc, je la pose moi même :

De ce que j'ai compris de la matière noire
- elle est sensible est la gravité.
- il y en a beaucoup et partout (au moins dans le milieu galactique).
Donc hormis sa "sombritude", elle devrait se comporter peu ou prou comme les nuages d'hydrogène/poussière.
C'est à dire se concentrer par effet gravitationnel et former une sorte d'astre compact.
Avec la matière ordinaire, à partir d'une certaine densité, des réactions thermonucléaires commencent à se produire.
Avec la matière noire, qui semble très peu sensible à la plupart des interactions, ces réactions sont peut être impossibles...
Mais quoi qu'il en soit, il me semble qu'on devrait assister à la formation d' "étoiles noires" (aucun rapport avec la sf ).
Lesquelles, bien qu'invisibles, devraient être détectables par leur influence sur la trajectoire de nos étoiles bien visibles.

Petite précision :
j'ai bien compris que c'est justement à cause du mouvement des étoiles autour de la galaxie qu'on a émis l'hypothèse de la MN.
La petite nuance de ma question serait donc :
Si la MN se concentre pour former des astres compacts, ce ne sont pas seulement des étoiles qui restent sagement autour de la galaxie qu'on observerait,
mais aussi des étoiles qui décrivent des trajectoires plus chaotiques (à une échelle bien plus petite que la galaxie toute entière).
Une "étoile noire" pourrait dévier une étoile visible à la manière de Neptune déviant Uranus...

Une autre façon de formuler ma question "en creux" :
Pourquoi la MN resterait-elle sagement homogène dans la galaxie sans former de grumeau ?
Puisque seule la gravitation semble nécessaire pour cela...

Merci de m'avoir lu !
Et encore plus pour vos réponses...

Hadrien
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[Ignatius84]

Franchement, la question est absolument.... légitime sur le fond. Y compris la question de trous noirs de matière noire. Après tout dépend quelle MN, il y en a des faiblement auto interagissantes, d'autres qui n'ont aucune autre interaction que la gravitation. En fait la viscosité de la matière noire est un paramètre à ajuster sur les simulations et j'imagine que dès qu'on en met un peu, bin ça fait des étoiles ou du moins des astres, sauf que comme on en voit pas, je suppose (et je crois l'avoir lu) que les physiciens théoriciens paramètrent la MN avec peu de viscosité, pour coller aux (non) observations.

En fait je trouve que c'est une des questions qui mettent le modèle à bonne épreuve.

Pour ce qui est de la forme que pourrait prendre un "amas" de MN, il y a bien sûr les halos galactiques (pour laquelle la MN a été inventée) mais ils ne sont pas "compacts", et d'ailleurs c'est une des premières bizarreries de l'utilisation de la MN pour expliquer les structures galactiques : voilà une matière interagissant par la gravité et qui ne se concentre pas comme la matière normale, étrange.

Il y a eu très récemment une détection d'énergie assez inhabituelle à proximité d'un trou noir (l'un des plus proches de la Terre), et l'on soupçonne que son origine puisse être de la MN justement (des Wimps à 1.5 ou 3 TeV). Il se trouve que cette détection devrait pouvoir etre reproduite à proximité d'autres TN, mais que de part la nature (choisie) de la MN considérée, on ne s'attend pas à ce qu'elle forme des structures annulaires comme un disque d'accrétion "classique".

[Gilgamesh]

Bonjour,

une question me turlupine depuis quelques temps... j'en ai cherché une similaire sur quelques fora mais en vain.
Donc, je la pose moi même :

De ce que j'ai compris de la matière noire
- elle est sensible est la gravité.
- il y en a beaucoup et partout (au moins dans le milieu galactique).
Donc hormis sa "sombritude", elle devrait se comporter peu ou prou comme les nuages d'hydrogène/poussière.
C'est à dire se concentrer par effet gravitationnel et former une sorte d'astre compact.
Avec la matière ordinaire, à partir d'une certaine densité, des réactions thermonucléaires commencent à se produire.
Avec la matière noire, qui semble très peu sensible à la plupart des interactions, ces réactions sont peut être impossibles...
Mais quoi qu'il en soit, il me semble qu'on devrait assister à la formation d' "étoiles noires" (aucun rapport avec la sf ).
Lesquelles, bien qu'invisibles, devraient être détectables par leur influence sur la trajectoire de nos étoiles bien visibles.

Petite précision :
j'ai bien compris que c'est justement à cause du mouvement des étoiles autour de la galaxie qu'on a émis l'hypothèse de la MN.
La petite nuance de ma question serait donc :
Si la MN se concentre pour former des astres compacts, ce ne sont pas seulement des étoiles qui restent sagement autour de la galaxie qu'on observerait,
mais aussi des étoiles qui décrivent des trajectoires plus chaotiques (à une échelle bien plus petite que la galaxie toute entière).
Une "étoile noire" pourrait dévier une étoile visible à la manière de Neptune déviant Uranus...

Une autre façon de formuler ma question "en creux" :
Pourquoi la MN resterait-elle sagement homogène dans la galaxie sans former de grumeau ?
Puisque seule la gravitation semble nécessaire pour cela...

Merci de m'avoir lu !
Et encore plus pour vos réponses...

Hadrien

Pour que la matière baryonique forme des astres compacts, typiquement des étoiles, elle doit rayonner pour perdre son énergie thermique, ce qui se fait par des chocs inélastiques, avec émission de photons. La matière noire n'étant pas couplée avec le champs électromagnétique, elle ne peut pas perdre son énergie thermique par ce biais (elle est refroidie uniquement par l'expansion) et elle est simplement virialisée :

E = -2K

avec E l'énergie potentielle de gravitation et K l'énergie thermique (la somme des énergies cinétiques)

Pour te représenter ça, imagine une poignée de billes jetées dans un évier : sans frottement, les billes vont osciller indéfiniment dans la cuvette, c'est le cas de la matière noire, et le diamètre de la cuvette donne la taille du halo galactique. Avec frottement (couplage électromagnétique => émission de lumière), les billes vont lentement former un amas au fond de la cuvette, c'est le cas de la matière baryonique.

[Ignatius84]

Jolie l'image des billes dans l'évier ! C'est mieux quand c'est toi qui réponds que moi cela dit sa question était un peu abandonnée alors j'ai voulu lui offrir un peu de compagnie.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Jolie l'image des billes dans l'évier ! C'est mieux quand c'est toi qui réponds que moi cela dit sa question était un peu abandonnée alors j'ai voulu lui offrir un peu de compagnie.

Oui et c'était bien intentionné de ta part mais tu vois aussi que l'astrophysique est beaucoup plus basique, fréquemment, qu'il n'y parait. C'est ce que j'aime bien dans l'astrophysique.

[Captain.Flam]

Merci Gilgamesh,
en effet, ton explication semble tomber sous le sens...
J'étais sur la piste de la réponse, mais je n'avais pas assez réfléchi :
J'ai écrit un petit simulateur de particules soumises à la gravité.
Quand je simule un petit groupe de particules, elles se tournent autour et rebondissent sans fin.
De temps en temps, il y en a une qui acquière suffisamment de vitesse pour quitter le groupe.
Mais si je leur fait perdre un peu de vitesse à chaque rebond, elle finissent par se tasser...
Je pense que c'est exactement ce que tu décris : si elle n'ont pas moyen de dissiper un peu d’énergie, elles ne s'effondrent jamais...
Dommage, j'ai encore raté un prix Nobel...

Hadrien

[roubidou]

Par contre, que de la matière noire finisse dans les trous noirs, ça me paraît assez plausible. Une fois franchi l'horizon des évènements, elle n'a aucune chance d'en ressortir. (en plus, ils ont la même couleur ...). D'ailleurs, y aurait pas moyen de capter quand même un rayonnement à cette occasion si elle est accélérée à des vitesses relativistes?

[Gilgamesh]

Merci Gilgamesh,
en effet, ton explication semble tomber sous le sens...
J'étais sur la piste de la réponse, mais je n'avais pas assez réfléchi :
J'ai écrit un petit simulateur de particules soumises à la gravité.
Quand je simule un petit groupe de particules, elles se tournent autour et rebondissent sans fin.
De temps en temps, il y en a une qui acquière suffisamment de vitesse pour quitter le groupe.

La fuite d'une particule de temps à autre est un autre moyen de refroidir le système, chaque particule emportant une partie de l'énergie mécanique ; on aboutit à ce qu'on appelle une catastrophe gravothermale : le cœur de l'amas se contracte de plus en plus (et devient de plus en plus collisionnel, ce qui amplifie les pertes d'énergie par échappement gravitationnel) et l'enveloppe s'étend. C'est l'évolution attendue des amas globulaires.

Par contre, que de la matière noire finisse dans les trous noirs, ça me paraît assez plausible. Une fois franchi l'horizon des évènements, elle n'a aucune chance d'en ressortir. (en plus, ils ont la même couleur ...). D'ailleurs, y aurait pas moyen de capter quand même un rayonnement à cette occasion si elle est accélérée à des vitesses relativistes?

Oui, si une particule de matière noire traverse le rayon de dernière orbite stable du trou noir, elle finit dedans sans coup férir. Mais ça se fera sans émission de lumière du fait qu'elle n'est pas électriquement chargée. Pour émettre un rayonnement électromagnétique il faut accélérer une charge.

[invite73192618]

Il me semble avoir lu quelques articles fs/arxiv qui suggèrent que la matière noire tend à acquérir un terme de frottement par interaction gravitationnelle avec l'hydrogène. Flemme de chercher

[Deedee81]

Salut,

Il me semble avoir lu quelques articles fs/arxiv qui suggèrent que la matière noire tend à acquérir un terme de frottement par interaction gravitationnelle avec l'hydrogène. Flemme de chercher

J'avais lu dans un article (vulgarisé) qu'on appelait cela "viscosité dynamique". A confirmer. (pas facile de trouver des références claires en tout cas, enfin, avec une ch'tit recherche rapide)

[papy-alain]

Il me semble avoir lu quelques articles fs/arxiv qui suggèrent que la matière noire tend à acquérir un terme de frottement par interaction gravitationnelle avec l'hydrogène. Flemme de chercher

Je ne comprends pas comment on peut tenter d'attribuer certaines propriétés physique à quelque chose dont on ne connaît rien.

[invite73192618]

Ce n'est pas tout-à-fait exact que l'on ne connait rien à la matière noire. On sait deux choses: c'est noir (i.e. les forces EM sont négligeables) et c'est sensible à la gravitation. Normalement ces deux propriétés impliquent que la friction est négligeable (ou nulle). L'idée est que si on modélise la cinétique d'un nuage composé de deux ingrédients dont l'un est sans friction (la matière noire) et l'autre avec friction (l'hydrogène), alors l'ingrédient sans friction va se comporter comme s'il avait un terme de friction (par attraction gravitationnelle). C'est valable pour tout modèle de matière noire, modulo la présence de gaz en quantité suffisante (i.e. c'est une piste pour expliquer pourquoi il y a concentration de matière noire dans certaines galaxies et pas d'en d'autres, ce qui en principe peut servir à élaborer des prédictions testables).

[invite06459106]

Je ne comprends pas

C'est clair...Je dis ça car après 12 ans sur FS, toujours le même discours...Sur ça, les TN, ect...
La science c'est aussi des théories, puis de la recherche pour confirmer/infirmer celles-ci, pour le coté théorique, -> attribution de possibles propriétés, et ensuite on cherche, est-ce vraiment si difficile de comprendre cette démarche??

comment on peut tenter d'attribuer certaines propriétés physique à quelque chose dont on ne connaît rien.

Ha? Et l'interaction gravitationnelle (par ex) de ce truc, c'est rien?

Bon, un peu de lecture:
http://lapth.cnrs.fr/pg-nomin/taille...ere_noire1.php

[JPL]

Attention, on est là pour répondre à une question de Captain.Flam, pas à une question de papy-alain, aussi respectable soit-elle. Donc ceux qui n’ont rien à dire sur le sujet n’interviennent pas. Ce n’est pas du tout le but de ce sous-forum.

Il faut s’habituer aux nouvelles règles !