Matière noire

[invite52f0f7fa]

Quelqu'un saurait-il m'expliquer clairement ce qu'est la Matière Noire ?
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[invite73192618]

Une anomalie dans la vitesse des étoiles.

[bb98]

Quelqu'un saurait-il m'expliquer clairement ce qu'est la Matière Noire ?

Bonjour et bienvenue.

On a en effet observé une distribution des vitesses des étoiles dans notre Galaxie ( la Voie Lactée) qui ne
semble pas tout à fait conforme aux lois de Képler qui régissent les mouvements des astres, en première
et bonne approximation.

Il y a deux manières de "traiter" une telle "difficulté" :
- ne pas modifier les lois qui "marchent assez bien" : on "invoque alors une "chose" que l'on ne voit
pas encore : la fameuse matière noire, qui , par son action, modifie la vitesse des astres
-modifier les lois : c'est la théorie "MOND" qui modifie, à grande distance, les lois de Newton et Kepler.

De telles réflexions ont déjà été menées dans le passé pour "trouver" Neptune en analysant les mouvements
de Uranus, sans modifier les lois, ou en expliquant le mouvement de Mercure par la loi nouvelle d'Einstein.

Bien sûr, attendre d'autres avis

Bonnes lectures

[Gwinver]

Bonsoir.

Personne ne sait au juste ce qu'est la matière noire car elle n'a jamais été observée.
Son existence a été conjecturée pour expliquer des anomalies dans les vitesses des étoiles dans les bras des galaxies.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Andrei2010]

Quelqu'un saurait-il m'expliquer clairement ce qu'est la Matière Noire ?

Quelqu'un saurait-il t'expliquer que lorsqu'on démarre une discussion par une question, on dit "bonjour", "s'il vous plaît" et "merci d'avance" ?
Ca s'appelle la politesse, tu as dû en entendre parler.

[Mailou75]

Quelqu'un saurait-il m'expliquer clairement ce qu'est la Matière Noire ?

Je pense que les réponses données, du fait de leur concision, grillent quelques étapes, je vais revenir un peu en arrière...

Les lois de la gravitation de Newton nous disent que pour une masse centrale donnée, à une distance donnée du centre on doit avoir une certaine vitesse pour tourner en rond. Si notre vitesse est supérieure on quitte l’orbite pour s’éloigner et si elle est inférieure on s’écrase sur la masse centrale. Pour une galaxie on va considérer uniquement la matière présente en dessous de l’orbite et appliquer les mêmes formules en supposant la masse concentrée en un point. (On se permet de négliger toute la matière au dessus car il existe un principe qui dit que la gravité est nulle a l’intérieur d’une coque symétrique, donc si on en tenait compte elle s’annulerait dans les calculs).

Quand on essaye d’appliquer cette loi (qui marche parfaitement pour les astres et systèmes simples) sur les galaxies et bien ça ne fonctionne plus : les étoiles tournent beaucoup trop vite par rapport à la masse supposée de la galaxie, la force centrifuge devrait les faire sortir de leur orbite. Pour aller à une telle vitesse orbitale à cette distance du centre, c’est que la gravité doit être bien plus forte, cad une masse centrale plus grande. On a choisi «provisoirement» que la formule de Newton était bonne en ajoutant un complément de masse manquante invisible : la matière noire !

Elle n’interagit avec la matiere normale que de manière gravitationnelle. On possède aujourd’hui des cartographies de répartition de la matière noire : globalement homogène et dépassant la dimension de la galaxie elle même et pesant entre «peu» et une dizaine de fois le poids de la galaxie hôte. Lors de collisions de galaxies la matière semble s’agréger plus vite que la matière noire qui présentrait une plus faible «viscosité» : les mouvements de matière noire s’étendent plus loin que ceux de la matière elle même. On cherche actuellement des preuves «concrètes» de son existence mais on galère... il y pleut des théories alternatives dont MOND déjà citée.

Bref, tout ceci dans un jargon peu orthodoxe... j’éspère que tu recevras de meilleures réponses, j’essayais juste de survoler le sujet.

A+

Mailou

[Gilgamesh]

Quelqu'un saurait-il m'expliquer clairement ce qu'est la Matière Noire ?

C'est un concept clé de l'astrophysique, et vu qu'on ne sait pas ce que c'est, le mieux est d'expliquer comment on l'a raffiné pour en dresser un genre de portrait robot. Ce qui représente une longue histoire...

En 1933 l'astronome Fritz Zwicky mesure la distribution des vitesses des galaxies de l'amas de Coma. Un des théorèmes les plus fameux de l'astrophysique, le théorème du viriel dit que l'énergie cinétique Mv²/2 d'un système lié par la gravitation représente la moitié de son énergie gravitationnel GM²/R. Il estime M avec la luminosité de l'amas, R est donné par la taille angulaire et la distance, et il trouve que si l'amas a cette masse là, il devrait être dissocié depuis longtemps. Ça introduit donc l'idée que la masse lumineuse n'est pas le bon estimateur de la masse totale, de plus d'un ordre de grandeur. En 1936 Sinclair Smith fait une mesure similaire dans l'amas de Virgo et arrive aux mêmes conclusions.

Puis ces résultats obtenus sur les amas de galaxie se prolongent sur les galaxies elles mêmes. En 1939 Babcock mesure la rotation de la galaxie d'Andromède, et trouve qu'elle est beaucoup plus élevée que ce qu'on attendait. Pareillement en 1940 Oort mesure aussi une rotation anormalement importante dans la galaxie NGC 3115. En 1959, Louise Volders montre que les mesures de la courbe de rotation de M33, réalisée grâce à la détection de la raie de l'hydrogène neutre, ne décroissent pas selon le rayon (loi de Kepler) comme on s'y attend en se basant sur la distribution de lumière. En 1963 Arrigo Finzi obtient des conclusion analogue en se basant cette fois sur le mouvement des amas globulaires autour de notre galaxie. Elle calcule que la masse déduite de leur vitesse orbitalea une valeur 3 fois plus grande que celle provenant des mesures de rotation de la partie centrale. Ça se précise encore en 1970, où Vera Rubin et W. Ford Jr mesurent la rotation de la galaxie d'Andromède (M31). Ceci marque le début d'une série de mesures systématiques qui vont mettre en évidence le fait que les courbes de rotation des galaxies spirales sont plates à grande distance du centre, ce qui ne n'explique pas avec la composante visible. Ce résultat est confirmé et étendu en 1975 par Roberts et Whitehurst qui observent M31 dans la raie à 21 cm de l'hydrogène ce qui leur permet de mesurer la courbe de rotation bien plus loin du centre que ce qu'on peut faire en optique. Entre temps, en 1973 Ostriker et Peebles on montré par des simulations numériques que les disques galactiques sont instables en l'absence d'un halo étendu de matière noire.

Quelle est la nature de cette matière noire. On pense aux neutrinos, mais en 1982 Peebles montre qu'il est difficile de comprendre la formation des galaxies si la matière noire est constituée de neutrinos. Il étudie l'hypothèse de particules plus massives, ce qui lance l'idée que la matière noire est froide (CDM pour cold dark matter). Hypothèse reprise en 1984 par Blumenthal, Faber, Primack et Rees pour expliquer la formation des grandes structures. En 1984 toujours, John Ellis et ses collaborateurs étudient de manière détaillée l'hypothèse que la matière noire soit constituée de particules supersymétriques. L'existence de ce type de particules a été introduite en 1981 par Georgi et Dimopoulos qui proposent une extension supersymétrique réaliste au modèle standard, le MSSM (minimal supersymmetric standard model), dans lequel les superpartenaires ont des masses de l'ordre de la centaine de GeV. En 1985, un article de Goodman et Witten lance l'idée d'une détection directe, et de premières expériences sont montées en 1986 à Homestake et Oroville. En 1988, l'expérience japonaise Super-Kamiokande révèle que le neutrino ne représente que 20% de la masse manquante.
En 1990 on mesure de la répartition de matière noire dans l'amas Abell 1649 grâce à l'effet de lentille gravitationnelle. Et en 2004 l'analyse de la distribution de matière noire dans le "bullet cluster", apporte un argument fort dans dossier en faveur de la matière noire sur celle de la gravité modifiée (MOND).

Dans les années 90, deux programmes, EROS (Expérience de Recherche d'Objets Sombres) et MACHO (Massive Compact Halo Objet), ont pour objectif de d'estimer la composante baryonique de la matière noire (naines brunes, planète, trous noirs) dans les halos galactiques par effet de microlentille gravitationnelle. Ces deux études révèlent que les objets compacts sombres ne représentent pas plus de 15% de la matière noire.

Il reste encore la composante gazeuse. La matière noire semble présente en grande quantité dans les galaxies à forte luminosité. Ce qui pourrait suggérer que la matière sombre se condense pour former des étoiles rendant la galaxie plus lumineuse, tandis qu'elle reste sous forme de gaz d'hydrogène dans les galaxies peu lumineuses.Mais cette hypothèse n'est valable qu'à l'échelle des galaxies alors que la quantité de matière sombre est encore plus importante aux grandes échelles.

Plus de références historiques ici, rassemblé par Richard Taillet : http://lapth.cnrs.fr/pg-nomin/taille...e/histoire.php

Si on synthétise :

- la masse lumineuse et les lois de Newton ne suffisent pas à expliquer la dynamique de l'univers. L'ajout de composante baryonique sombre (astre non lumineux, gaz d'amas) ne permet pas de faire le compte, pas plus que la prise en compte des neutrinos.
- la modification des lois de la gravitation ne permet pas de reproduire l'ensemble des phénomènes invoqués
- si on met une composante sombre froide (CDM), on explique la dynamique des galaxie, celle des amas, les effets de lentilles, la formation des grandes structures. En partant des inhomogénéités du CMB, on peut reproduire la croissance des structure (leur masse augmente linéairement avec l'âge de l'univers). Sans matière noire, toutes les simulations échouent, les structures ne se forment pas assez rapidement.

Avec ces différents éléments qui permettent de circonscrire les hypothèses permises, on réalise un modèle d'univers avec deux paramètre principaux : densité de matière baryonique et densité de matière sombre. On ajuste ces deux paramètres pour qu'ils reproduisent exactement le spectre des fluctuation du CMB. Et ça donne les valeurs que l'on trouve aujourd'hui dans la littérature.

Mais qu'est-ce ?

Il y a des contraintes. On a des arguments probant pour penser qu'elle est majoritairement froide (v/c < 10^-8), mais à part ça, y'a du monde au portillon.

Si on résume on a :

1. Les candidats baryoniques

1.1. Les MACHOs (massive compact halo objects)
Naine brune (m < 0.08 M_⊙)
Jupiters (m < 0.001 M_⊙)
Trous noirs classiques (m ~ 100 M_⊙)

1.2. Du gaz d'hydrogène froid

De fait une partie de la matière noire est baryonique. La densité de baryon déduite de la nucléosynthèse et de l'analyse du CDM est Ω_b~0.05 et tout ce qui est visible (étoiles, gaz, poussière) représente Ω_lum~0.01

1.3. Les trous noirs primordiaux
Ils se seraient formés par effondrement gravitationnel de surdensité dans le milieu ultra-dense des premiers instants de l'Univers. Un trou noir formé ~10^–21 seconde après le Big Bang aurait un rayon d'à peine un milliardième de millimètre et une masse maximale de l'ordre de 10¹⁴ kilogrammes (~ masse d'un petit astéroïde).

L'hypothèse a le vent en poupe depuis les première détection d'ondes gravitationnelles qui détectent des trous noirs plus gros que ce qui est prédit par les modèles astrophysiques. L'idée étant que peut être il s'agirait de trous noirs primordiaux mais avec un spectre de masse différent des prédictions initiales.
https://www.pourlascience.fr/sd/cosm...oirs-10075.php

2. Les neutrinos
On dispose d'argument probant pour prédire un fond de neutrino fossile de densité n_ ~ 115 cm-3 et à la température de 3K. Pour atteindre la densité critique, il faudrait que la masse des neutrinos soit de 44 eV, ce qui est beaucoup trop. Pour ce qu'on en sait, m_ < 0.63 eV De plus les neutrino sont "chauds" (v ~ c) ce qui ne convient pas dans le cadre du scénario de formation des grandes structures. Il nous faut un candidat m_DM > 2 keV.

Bon, mais il n'empêche que ces neutrinos existent quand même, et ils forment ce qu'on appelle la matière noire chaude (HDM pour Hot Dark Matter)

3. Les extensions du Modèle standard des particules (MS)
On rentre dans le Grand Zoo.

Le MS est incomplet :

Il comporte plus de 18 paramètres libres.
Il n'unifie pas les quatre forces, la gravité en est exclue.
Il montre une violation des symétries P et CP (je ne développe pas)
Il n'explique pas l'origine du déséquilibre matière/antimatière
Il propose trois (et seulement trois) familles de particules, on ne sait pas pourquoi.
Il ne permet pas d'expliquer la masse des particules et notamment pourquoi elles sont si faibles devant la masse de Planck

Bref, c'est encore en chantier.

Il y a plusieurs extensions possibles, et chacune propose de nouvelles particules, qui sont autant de candidate matière noire. Parmi ces extensions, les plus populaires sont :

3.1. La supersymétrie (SUSY) → LSP (pour lightest supersymmetric particle, la particule supersymétrique la plus légère).
L'idée de base de la supersymétrie repose sur l'existence d'un nombre quantique supplémentaire conservé dans l'univers, le nombre de R-parité. La particule supersymétrique la plus légère serait celle qui résulte de la désintégration successives des particules plus massives, comme le photon, l'électron, les quark u et d le sont de ce côté-ci de la supersymétrie. Bien que très massive (>100 GeV) elle serait protégé d'une désintégration en particule encore moins massive par son nombre de R-parité. Elle serait de plus neutre en terme de couleur (insensible à l’interaction forte) et de charge électrique (insensible à l'interaction électromagnétique) et donc uniquement sensible à l'interaction faible.

Généralement la LSP est désignée comme étant le neutralino, une particule à découvrir et qui serait en fait une combinaison de superparticules : photino (partenaire du photon), zino (partenaire du boson Z neutre), higgsinos (partenaires des bosons de Higgs). D'autres combinaisons sont possibles.

3.2. Les théories de Kaluza-Klein (KK). → LKP (pour lightest Kaluza-Klein particle, la particule Kaluza-Klein la plus légère).
L'idée de la théorie KK repose sur l'existence de dimension supplémentaire enroulées sur elles-mêmes avec un diamètre de l’ordre de la longueur de Planck. Dans ce cadre, on suppose que le modèle standard est confiné dans un espace à trois dimensions lui-même imbriqué dans un volume de dimension supérieure. Ce volume est compacté. La gravité est la seule force à se propager dans tout le volume disponible, ce qui expliquerait son insigne faiblesse. La théorie des dimensions supplémentaires UED (Universal Extra Dimension) propose une WIMP s’appelant Kaluza-Klein Dark Matter (KKDM).

3.3. Théorie de Peccei-Quinn (1977) → Axion
Les axions, dont le nom vient de la notion d'axe de symétrie, n'ont pas du tout été inventés pour résoudre le problème de la matière noire, mais pour résoudre une anomalie qui apparaît dans l'interaction forte concernant la symétrie CP. C'est assez ardu. Une bonne introduction ici : Axions : l'Autre Matière Noire

3.4. Le neutrino stérile.
Nous savons que les neutrinos existent, et qu'ils ont une masse. Pour les théoriciens, ils ouvrent la voie d'une extension du MS dans laquelle, une fois complètement renormalisée, il existerait un neutrino massif. Il s'agirait alors d'une quatrième saveur, encore non détectée. On le qualifie de stérile au sens où il n'interagirait pas par courant neutre (couplage avec le boson Z°), car c'est exclus par les expériences de détection directe. Sa masse doit être suffisamment élevée pour expliquer qu'on ne le voit pas en accélérateur, et pour qu'il ne perturbe pas les calculs de nucléosynthèse primordiale, qui indiquent qu'il n'y avait que trois espèces de particules relativistes (en plus des photons) à ce moment, ce qui correspond aux trois espèces de neutrinos que l'on connaît déjà. Le neutrino lourd devrait l'être suffisamment pour être non-relativiste au moment de la nucléosynthèse primordiale. Et par un mécanisme dit de bascule (seesaw) il serait d'autant plus massif que les neutrinos actifs (ceux déjà observés) seraient légers.

Et plein d'autres encore... Le schémas ci-dessous propose une "photo de famille" des candidates matières noires.

Pour aller plus loin, un exposé assez sympa sur le sujet (en anglais) : Dark Matter Lecture Notes (pdf)

Un autre : Dark Matter - Lecture 1: Evidence and candidates

[invite73192618]

Superbe historique et lien de la tortue.

1. Les candidats baryoniques
(...)
1.3. Les trous noirs primordiaux

Petite pinaillerie: je ne pense pas que les trous noirs soient considérés comme des candidats baryoniques (en particulier les primordiaux).

Perso j'adore cette hypothèse* car elle correspond à un raisonnement très simple sur l'entropie: l'entropie dans un univers c'est en première (et excellente) approximation une mesure de la masse total des trous noirs, donc si on pose qu'on est dans un univers quelconque alors les chances sont qu'on est dans un univers avec à peu près le nombre maximal possible de trous noirs sans être incompatible avec l'éclosion de la vie.Une autre raison d'aimer cette hypothèse est qu'avec LIGO et ses successeurs on devrait pouvoir vérifier ou exclure l'idée dans pas trop longtemps.

* qui a souvent été considérée invalidée par EROS/MACHO, mais en fait les données n'excluent pas l'ensemble de la gamme de masse, en particulier entre 1 et 100 Mo... et comme tu le notes la première fois qu'on met en route un détecteur d'onde G le premier truc qui pop c'est une collision de trou noir autour de 10 Mo...
** Une extension rigolote: soit on est dans un univers avec le maximum de trou noir, soit les trous noirs sont une menace directe à la vie.

[Gilgamesh]

Superbe historique et lien de la tortue.


Petite pinaillerie: je ne pense pas que les trous noirs soient considérés comme des candidats baryoniques (en particulier les primordiaux).

Je suis d'accord

Perso j'adore cette hypothèse* car elle correspond à un raisonnement très simple sur l'entropie: l'entropie dans un univers c'est en première (et excellente) approximation une mesure de la masse total des trous noirs, donc si on pose qu'on est dans un univers quelconque alors les chances sont qu'on est dans un univers avec à peu près le nombre maximal possible de trous noirs sans être incompatible avec l'éclosion de la vie.Une autre raison d'aimer cette hypothèse est qu'avec LIGO et ses successeurs on devrait pouvoir vérifier ou exclure l'idée dans pas trop longtemps.

* qui a souvent été considérée invalidée par EROS/MACHO, mais en fait les données n'excluent pas l'ensemble de la gamme de masse, en particulier entre 1 et 100 Mo... et comme tu le notes la première fois qu'on met en route un détecteur d'onde G le premier truc qui pop c'est une collision de trou noir autour de 10 Mo...
** Une extension rigolote: soit on est dans un univers avec le maximum de trou noir, soit les trous noirs sont une menace directe à la vie.

C'est vrai qu'une qu'une matière froide à base de trous noirs primordiaux c'est très séduisant, d'un autre côté il serait a priori curieux qu'on ait déjà trouvé toutes les particules stables en cherchant à si basse énergie...

[invite73192618]

il serait a priori curieux qu'on ait déjà trouvé toutes les particules stables en cherchant à si basse énergie...

Tiens au fait, s'il y a plein de reliques du big bang sous forme de particules stables de grande masse, est-ce qu'on ne devrait pas avoir un impact sur le taux de croissance des trous noirs? Ou c'est noyé dans le bruit de fond du rayonnement cosmologique?

[Gilgamesh]

Tiens au fait, s'il y a plein de reliques du big bang sous forme de particules stables de grande masse, est-ce qu'on ne devrait pas avoir un impact sur le taux de croissance des trous noirs? Ou c'est noyé dans le bruit de fond du rayonnement cosmologique?

Dès lors qu'on parle de matière non (ou très très faiblement) rayonnante, elle ne peut pas refroidir (en deça de l'effet de redshift cosmo) et s'effondrer sous l'effet de la gravité plus loin que le viriel pour former des amas dense. Du coup ça reste trop dilué pour alimenter efficacement un trou noir (qui est très petit).

[invite73192618]

Ok merci. As-tu une idée plus quantitative de l'ordre de grandeur de différence entre le gain en masse attendu (sous l'hypothèse que l'ensemble de la matière noire est issue d'un zoo de particules à découvrir) versus le gain en masse attribuable au CMB? Aussi, est-ce que tu saurais si le refroidissement dynamique (par interaction gravitationnelle avec le gaz) peut éventuellement changer ce portrait?

[aygline]

On a en effet observé une distribution des vitesses des étoiles dans notre Galaxie ( la Voie Lactée) qui ne
semble pas tout à fait conforme aux lois de Képler qui régissent les mouvements des astres, en première
et bonne approximation.

Il y a deux manières de "traiter" une telle "difficulté" :
- ne pas modifier les lois qui "marchent assez bien" : on "invoque alors une "chose" que l'on ne voit
pas encore : la fameuse matière noire, qui , par son action, modifie la vitesse des astres
-modifier les lois : c'est la théorie "MOND" qui modifie, à grande distance, les lois de Newton et Kepler.

De telles réflexions ont déjà été menées dans le passé pour "trouver" Neptune en analysant les mouvements
de Uranus, sans modifier les lois, ou en expliquant le mouvement de Mercure par la loi nouvelle d'Einstein.

Bonjour

Avant de modifier une loi il faut tester des hypothèses diverses et, parfois, c’est en raisonnant différemment et donc la façon de raisonner peut avoir quelque efficience là-dedans, que des calculs finissent par concorder avec les résultats des mesures.

Exemple l’« Attracteur étrange » qui attire la voie Lactée et pas d’hier, est devenu comme qui dirait moins étrange après qu’en 2017 des scientifiques chevronnés, ont eu l’idée de voir en amont ce qu’il se passait et ils ont trouvé un vide gigantesque qui opère comme qui dirait « comme un repoussoir » et là bingo, les calculs se sont mis à concordé avec les résultats des mesures



https://www.lesechos.fr/2017/02/la-v...univers-162710 :

Comme la concentration de Shapley est aussi beaucoup plus grosse, son influence gravitationnelle, loin d’être nulle, s’ajoute à la sienne. Mais, là encore, les calculs théoriques montraient que le compte n’y était pas.
« C’est alors que nous avons eu l’idée de regarder dans la direction opposée à celle du Grand Attracteur et de la concentration de Shapley : non pas vers où nous allions, mais vers d’où nous venions », raconte l’astrophysicienne Hélène Courtois, de l’université Lyon 1, membre de la même équipe.

Cette intuition s’est révélée juste. Car dans cette direction, à 700 millions d’années-lumière, les chercheurs ont trouvé une autre zone spéciale car… quasi vide ! Un immense trou dans la toile cosmique, un désert stellaire. Du coup, l’attraction gravitationnelle exercée par le Grand Attracteur et Shapley est d’autant plus puissante que, de l’autre côté, aux antipodes, aucune galaxie ou presque n’existe pour tirer dans le sens opposé. Cette zone désertique agit donc comme une sorte de repoussoir, c’est d’ailleurs ainsi que l’équipe l’a appelée. Et cette fois les calculs tombent juste !


………………………


« Il a été de comprendre qu’il fallait raisonner en termes de bassin versant, explique Hélène Courtois. Il y a six bassins versants en France. Selon qu’elle se trouve dans l’un ou dans l’autre, une rivière va finir sa course ici plutôt que là. Il en va de même avec la toile cosmique. La Voie lactée et le millier d’autres galaxies du super-amas de la Vierge font tous partie du même bassin versant, dont le “centre de gravité” correspond au Grand Attracteur. Toute galaxie située à l’intérieur de ce bassin se laissera glisser, par la gravitation, vers cette région qui forme un nœud dans la toile cosmique. »

Le vide qui sert comme qui dirait « de repoussoir », il fallait y penser quand même et c’est connu de longue date que le vide n’oppose pas de résistance, ne crée pas par lui-même comme qui dirait de forces, mais eurêka par ricochet ou indirectement, il s’avère qu’il peut comme qui dirait générer des forces et répulsives, mais attractives aussi certainement, je pense.

[Fustigator]

Bonjour

Exemple l’« Attracteur étrange » qui attire la voie Lactée

Pourquoi utiliser ce terme , qui désigne une famille d'objet mathématiques dans le cadre des théories du chaos ?

Ce que vous voulez désigner est sans doute "le Grand Attracteur", notion sans aucun rapport avec la précédente.

Je ne vois pas pourquoi vous introduisez délibérément ce genre de confusion, sauf à vouloir masquer une certaine vacuité dans vos interventions ?

[aygline]

délibérément

Non c'est une erreur de ma part en effet, merci de rectifier.

En tout cas c'est toujours fascinant quelque part, de voir que les galaxies et les amas de galaxies etc. sont régis par les mêmes lois physiques qui opèrent sur la terre !

La force de Newton qui opère au niveau des astres, des galaxies et des amas de galaxies, est du même type que la force électrostatique qui opère au niveau atomique ou électronique. La conservation de la quantité de mouvement opère semblablement dans les «chambres à bulles » et sur le billard astronomique etc.

[Deedee81]

Salut,

La force de Newton qui opère au niveau des astres, des galaxies et des amas de galaxies, est du même type que la force électrostatique qui opère au niveau atomique ou électronique.

Je serais beaucoup moins affirmatif pour ça. Les deux ont un comportement en 1/r², mais cela découle automatiquement du fait que ce sont des forces longues distances (particule médiatrice de masse nulle). Mais c'est à peu près le seul point commun !!!!!

[Andrei2010]

Comme le laisse entendre Deedee, le moins que l'on puisse dire, c'est qu'il y a une différence entre le comportement et ce qui produit le comportement.

La gravité se comporte, certes, comme une force, mais à "petite" échelle. Par exemple, la précession de Mercure a donné des migraines aux astronomes, jusqu'à l'arrivée de la Relativité...

Et puis comparer la force électrofaible, qui assure la cohésion atomique, à la gravité qui maintient un système stellaire... en dehors du résultat final, l'une et l'autre n'ont rien en commun.

[mach3]

Et puis comparer la force électrofaible, qui assure la cohésion atomique

C'est l'interaction électromagnétique qui assure la cohésion de l'atome. L'interaction nucléaire forte assure la cohésion du noyau. L'interaction nucléaire faible n'assure pas de cohésion, elle est responsable des désintégrations beta. L'interaction electrofaible est une unification de la l'EM et de la nucléaire faible.

m@ch3

[Deedee81]

Salut,

Par exemple, la précession de Mercure a donné des migraines aux astronomes, jusqu'à l'arrivée de la Relativité...

Et même hors ça. Le passage à une formulation de propagation du champ avait si bien marché au dix-neuvième (électromagnétisme de Maxwell) que beaucoup se sont jetés sur la théorie newtonienne à grands coups d'équations. Son caractère non local était TRES déplaisant (vu comme métaphysique). Même Riemann avait essayé. Mais ça ne marchait pas (*)
Et même Einstein s'est cassé les dents avec la relativité restreinte (**)
avant de trouver la relativité générale qui dû lui donner des migraines aussi (***)

Pourquoi la gravité semble-t-elle si différente ? Il y a plusieurs raisons techniques aux difficultés : le couplage à l'énergie-matière, l'hélicité (spin) 2, l'invariance par difféomorphisme.
Mais la raison profonde semble nous échapper (même l'étrange lien avec la thermodynamique qu'on retrouve tant dans les trous noirs que dans certaines formulations alternatives de la RG, a une origine profonde qui semble encore nous échapper).

(*) Par exemple, si on essaie d'implémenter une vitesse finie à la gravité newtonienne. Prenons deux corps massif attachés aux deux extrémités d'un bras de tourniquet. Un petit coup de pouce pour démarrer et ..... hop..... solution auto-accélérée !!!!! De manière surprenante, les foufous de l'énergie libre n'invoquent jamais cet effet.
(**) L'exemple bien connu d'échange de signaux à deux altitudes où on démontre aisément que le diagramme espace-temps forme un parallélogramme régulier avec des cotés de longueurs différentes. Euclide vient de faire cent tours dans sa tombe
(***) Pour les maths, il a dû en baver, il a dû faire appel à son ami Grossmann, mathématicien de son état. Il est vrai que le calcul tensoriel ne faisait pas du tout partie du bagage de physicien à l'époque.
Puis après réflexion il avait décidé que l'invariance par difféomorphisme n'était pas juste.... avant d'y revenir brusquement juste vers la fin (avant de publier).
Et il a publié deux mauvaises versions de l'équation d'Einstein avant de donner la bonne (il faut dire qu'il se dépêchait, il avait peur d'être battu sur le fil par un géant de l'époque : Hilbert)

Bref, la gravité, c'est grave, même pour les méninges

[Andrei2010]

C'est l'interaction électromagnétique qui assure la cohésion de l'atome. L'interaction nucléaire forte assure la cohésion du noyau. L'interaction nucléaire faible n'assure pas de cohésion, elle est responsable des désintégrations beta. L'interaction electrofaible est une unification de la l'EM et de la nucléaire faible.
m@ch3

Encore une confusion de ma part Mais confusion corrigée, confusion supprimée

Merci pour la patience et la pédagogie dont vous faites preuve, toi, Deedee et quelques autres

[aygline]

Et puis comparer la force électrofaible, qui assure la cohésion atomique, à la gravité qui maintient un système stellaire... en dehors du résultat final, l'une et l'autre n'ont rien en commun.

Bonjour,

Surtout ce sont toutes deux des « forces de champ » et c’est en cela qu’elles se ressemblent. Au reste f=kmm’/d² et f=kqq’/d² c’est similaire sauf que les masses sont remplacées par des charges électriques pour l’électrostatique.

Le vide qui sert comme qui dirait « de repoussoir », il fallait y penser quand même et c’est connu de longue date que le vide n’oppose pas de résistance, ne crée pas par lui-même comme qui dirait de forces, mais eurêka par ricochet ou indirectement, il s’avère qu’il peut comme qui dirait générer des forces et répulsives, mais attractives aussi certainement, je pense.

C’est-à-dire que le vide ne crée ou ne génère pas des forces par lui-même. Simplement il influe sur l’intensité de forces, qui ne sont pas de son fait. Si au lieu du vide il y avait eu de la matière, le mystère du « Grand Attracteur » qui a duré jusqu’en 2017 donc ce n’est pas vieux, aurait dû être élucidé différemment, voilà tout.

Du coup, l’attraction gravitationnelle exercée par le Grand Attracteur et Shapley est d’autant plus puissante que, de l’autre côté, aux antipodes, aucune galaxie ou presque n’existe pour tirer dans le sens opposé.

« Il a été de comprendre qu’il fallait raisonner en termes de bassin versant, explique Hélène Courtois. Il y a six bassins versants en France. Selon qu’elle se trouve dans l’un ou dans l’autre, une rivière va finir sa course ici plutôt que là. Il en va de même avec la toile cosmique. La Voie lactée et le millier d’autres galaxies du super-amas de la Vierge font tous partie du même bassin versant, dont le “centre de gravité” correspond au Grand Attracteur. Toute galaxie située à l’intérieur de ce bassin se laissera glisser, par la gravitation, vers cette région qui forme un nœud dans la toile cosmique. »
(https://www.lesechos.fr/2017/02/la-v...univers-162710 )

Que le comportement de la Voie Lactée soit comparable à celui de l’écoulement d’une rivière voilà qui ne va pas de soi, a priori, quand même 

Sans doute Jean-Claude Bourret et Jean-Pierre Petit, qui ont écrit un bouquin qui traite des extraterrestres qui ont envahi la terre, auraient-ils vu direct là l’œuvre d’extraterrestres ou d’anges ou d’esprits mais non, en fait la réalité du « Grand Attracteur » s’est avérée autrement plus simple à comprendre

[mach3]

Surtout ce sont toutes deux des « forces de champ » et c’est en cela qu’elles se ressemblent. Au reste f=kmm’/d² et f=kqq’/d² c’est similaire sauf que les masses sont remplacées par des charges électriques pour l’électrostatique.

mais la ressemblance s'arrête là. A part la ressemblance entre ces deux expressions, qui sont de plus des cas particuliers de champs statiques, électromagnétisme et gravitation n'ont pas grand chose à voir.

m@ch3

[Deedee81]

mais la ressemblance s'arrête là

Et en plus, comme je l'ai dit, on a ça pour toute force "longue distance". C'est vraiment leur seul point commun.

[aygline]

Bonjour,

… même chose le comportement d’un trou noir tel « Sagittarius A », comparable mais toutes proportions gardées, au tourbillon d’eau d’un évier ou d’un bassin remplis d’eau et qui se vident.
https://www.20minutes.fr/sciences/26...s-plus-matiere



Bon maintenant je vais risquer une idée mais bon, pas forcément très scientifique le machin mais bon, je tente quand même :

Donc maintenant hypothèse : et si l’univers se répandait dans … le vide ?

Donc à ce moment-là « l’effet vide » n’aurait-il pas cette vertu « attractive » de telle sorte que plus la matière serait proche du vide, moins elle rencontrerait de résistance en aval, et donc plus elle aurait comme qui dirait « matière », à accélérer par rapport à un observateur situé en dedans. En effet cette « vision » comporte la nécessité d’un univers ou d’une quantité de matière finis mais qui se répandent dans le vide suite à une explosion initiale ou autre.

Et donc l’« énergie sombre » serait en définitive celle du vide mais de manière négative, une sorte d’énergie négative mais non moins efficace ou efficiente pour autant ?

https://fr.wikipedia.org/wiki/Expansion_de_l%27Univers

En 1998, deux équipes d'astronomes, le Supernova Cosmology Project et la High-Z supernovae search team, respectivement dirigées par Saul Perlmutter et Brian P. Schmidt, sont parvenues au résultat inattendu que l'expansion de l'Univers semble s'accélérer. Ce résultat est surprenant car il n'existe aucune théorie pour l'interpréter. Il implique en effet l'existence d'une forme inconnue de matière dont la pression serait négative, avec un comportement répulsif et non pas attractif vis-à-vis de la gravitation. Cette forme hypothétique et inhabituelle de matière, de nature inconnue, est communément appelée énergie sombre ou parfois constante cosmologiquenote 4 et représente à l'heure actuelle un des problèmes non résolus de la cosmologie moderne.

Attention là encore l’idée est de donner des idées, de la matière à penser, pas de défendre ou fonder des croyances

[Deedee81]

Donc maintenant hypothèse : et si l’univers se répandait dans … le vide ?

Univers = tout (par définition). "Univers dans...." est un oxymore.

L'accélération est récente (grosso modo la moitié de l'âge de l'univers) et l'époque non accélérée plus ancienne. Donc la partie accélérée est proche et pas lointaine. Ce qui est contraire à ton hypothèse.

[Deedee81]

Il me semble qu'avant de lancer une hypothèse sur un phénomène observé, la moindre des choses est de connaitre le phénomène observé !!!!!!

[aygline]

Non mais j'ai pas la prétention d'avoir résolu la question de l'« énergie sombre » faut arrêter la fumette mais bon, c'est une petite idée parmi d'autres petites idées et, en effet dit le proverbe : « les petites idées font les grandes théories »

[Deedee81]

c'est une petite idée parmi d'autres petites idées

Non, ça c'est faux.

Les différentes idées actuelles (quintessence, dilation, etc...) sont basées sur l'observation de l'accélération.

Tandis que ton idée était basée sur quelque chose qui ne correspond pas à l'accélération. Donc, j'insiste, on ne lance pas d'hypothèse sur quelque chose qu'on ne connait même pas.

[aygline]

Pourtant si une bille, d'acier ou autre, est placée en haut d'un tube rempli de matière genre du gaz mais pas homogène et dont la densité décroît de haut en bas, alors si je lâche la bille que va-t-il se passer ? Il va se passer que la bille va descendre dans le tube et comme la résistance du gaz dans le tube diminue quand elle descend de la sorte, la bille va accélérer et si le tube est percé et plonge dans du vide …

Et si une bonbonne est remplie de billes, d'acier ou autre, et qu'une explosion dedans et au centre éjecte les billes dans tous les sens, même chose les billes éjectées ont alors une énergie potentielle qui ne demande qu'à œuvrer donc les billes de la périphérie accélèreront plus vite, déploieront plus vite leur énergie potentielle, que celles dans le centre qui, elles, devront se coltiner les autres billes.

Mais c'était juste une idée

[Fustigator]

Pourtant si une bille, d'acier ou autre, est placée en haut d'un tube rempli de matière genre du gaz mais pas homogène et dont la densité décroît de haut en bas, alors si je lâche la bille que va-t-il se passer ? Il va se passer que la bille va descendre dans le tube et comme la résistance du gaz dans le tube diminue quand elle descend de la sorte, la bille va accélérer et si le tube est percé et plonge dans du vide …:

L'hypothèse de départ (densité décroissante de gaz "vers le bas") étant déjà difficilement concevable, on ne voit pas trop bien l’intérêt de cette expérience de pensée.