Ou est la matiere noire.. ou y a t-il autrechose ?

Cette composante majeure de l'univers manque toujours, semble t-il a l'appel. L'expansion supposee , je sais que je vais en faire bondir, de l'univers devrait contrarier la condensation de l'univers, or rien n'empeche une galaxie de se former. Serait-elle l'agent essentiel a cette formation ou les astrophysiciens en sont-ils a se tourner vers d'autres hypotheses ?
Merci

Il y a peut-etre une explication sur cette dites matière noire qui serait de l'hydrogène trop froid pour être remarqué par nos instruments actuels ou tout simplement un problème mathémathique.

La matière noire ne manque pas du tout à l'appel, puisqu'on la détecte. C'est sa nature qui nous échappe. L'expansion de l'Univers n'est pas une supposition, c'est un fait. Si les galaxies ont pu se former il y a longtemps (le processus n'est plus possible actuellement), c'est parce que l'expansion ne dilue pas la matière aussi efficacement à toutes les échelles. En deçà de quelques millions d'années-lumière par exemple, deux concentrations de matière s'attirent davantage que l'expansion n'a tendance à les écarter, et dès lors, elles se rapprochent.

La première fois qu'on a entendu parler de matière noire, c'était dans le cadre de la dynamique des amas de galaxies et des galaxies elles-mêmes, suite à la constatation que les éléments de ces systèmes (les galaxies dans le premier cas, les étoiles et le milieu interstellaire dans le second) se déplaçaient trop vite pour assurer la cohérence de ces assemblages, qui auraient dû se disperser rapidement.

Une matière indétectable autrement que par son influence gravitationnelle devenait un élément capable de surmonter cette difficulté. Cette masse apparemment manquante, car n'émettant pas de lumière comme les étoiles/galaxies pouvait servir de lien, l'amas ainsi alourdi empêchant par attraction la fuite de ses éléments les plus rapides.

On note une incohérence semblable dans la formation des grandes structures dans l'Univers, qui semblent être apparues trop vite à partir d'un Univers où la matière était répandue très uniformément. On a du mal à envisager comment des grumeaux si ténus ont pu s'amplifier assez vite pour donner une répartition aussi inhomogène de la matière dans des amas de galaxies (donc à une échelle restreinte).

La matière noire offre aussi une possibilité d'en venir à bout, en rappelant que cette sorte de matière est insensible aux processus qui ont maintenu la matière normale dans un état d'homogénéité quasi-parfaite. Pendant que la lumière (puisque c'est d'elle qu'il s'agit) s'occupait à aplatir les bosses et remplir les creux dans la répartition de la matière normale, la matière noire tout à fait insensible à cette influence avait champ libre pour laisser s'amplifier ses propres inhomogénéités. A peu près 400 000 ans après le Big Bang, une fois la lumière et la matière normale déconnectées à leur tour, cette matière normale a pu profiter des amorces déjà laissées entre temps par la matière noire pour se condenser plus vite que si elle ne devait compter que sur ses propres inhomogénéités. Et c'est ainsi que quelques centaines de millions d'années après le Big Bang, galaxies et étoiles brillaient en abondance.

Il existerait en fait deux sortes de matière noire : une composante faite de matière normale, mais trop sombre et trop discrète pour se manifester grâce aux moyens dont on dispose. On la fait intervenir à l'échelle des galaxies, pour rendre compte du mouvement des étoiles à l'intérieur. Les petits nuages d'hydrogène trop froid font partie des possibilités. On a aussi envisagé des naines rouges, des naines brunes, des naines noires, des trous noirs, etc. avec moins de succès.

La seconde composante de la matière noire serait constituée par de la matière plus exotique, par des particules différentes de celles qui composent la matière ordinaire. Ces particules sont inconnues de nos jours, et on compte sur les accélérateurs futurs pour nous livrer plus d'indices. Cette composante exotique de la matière noire est nécessaire pour rendre compte de la quantité d'éléments légers fabriqués juste après le Big Bang. Des éléments comme l'hydrogène, l'hélium, le lithium et le béryllium, de même que leurs diverses "variétés" (isotopes) furent en effet les tout premiers à apparaître, et les proportions dans lesquelles on les trouve dépend étroitement de la quantité totale de matière contenue dans l'Univers. Plus précisément, ces proportions dépendent de la vitesse à laquelle l'Univers s'est refroidi pendant la synthèse des éléments cités. Si cela reste chaud pendant trop longtemps, les réactifs finissent par disparaître et les produits sont seuls restants. Si le refroidissement est par contre trop abrupt, tous les produits n'ont pas le temps de se former, et les réactifs sont laissés sur place. Le refroidissement, à son tour, résulte directement de l'expansion cosmique et du mécanisme de "dilution" qui en découle. Le rythme de l'expansion, enfin, est influencé par la quantité totale de matière capable de le faire baisser. Voilà comment on en arrive à déduire, de l'abondance en deutérium ou en lithium dans le milieu interstellaire, qu'un petit quart de tout ce que l'Univers contient comme matière et énergie est constitué par cette matière noire exotique.

Si la présence de matière sombre n'était qu'une illusion provenant de notre incapacité à prendre correctement en compte l'attraction gravitationnelle exercée par la matière visible, alors les concentrations de matière noire devraient parfaitement épouser les concentrations de matière visible. Il serait illogique de retrouver des concentrations de matière noire là où n'observe pas ou moins de matière visible, et vice-versa. Or, ces observations existent. Dans un cas de rencontre entre deux amas de galaxies, les deux amas se rapprochent, s'interpénètrent et continuent sur leur chemin après s'être traversés mutuellement. Leur mouvement est toutefois freiné par l'attraction que chacun exerce sur l'autre, et le processus rapprochement-interpénétration-freinage réciproque peut se poursuivre jusqu'à ce que les amas se fondent en un seul.

Seulement, l'attraction gravitationnelle n'est pas le seul phénomène capable de ralentir le mouvement des amas de galaxies. Des frictions davantage mécaniques, un échauffement de la matière contenue dans l'amas interviennent aussi et ont pour effet de ralentir le mouvement des amas par dépense d'énergie. Ceci n'est toutefois valable que pour la matière normale, étant donné que la matière sombre n'est censée répondre qu'à l'appel de la gravitation. Et c'est ce qu'il est possible d'observer : dans deux amas de galaxies s'étant interpénétrés et commençant à s'éloigner, les concentrations de matière sombre se retrouvent davantage écartées, alors que la matière normale reste relativement à la traîne, vu qu'elle est freinée et retenue par des mécanismes ne concernant pas la matière noire.

Pour résumer, la matière noire est un problème qui en résout beaucoup d'autres...

Citation :

Un petit quart de tout ce que l'Univers contient comme matière et énergie est constitué par cette matière noire exotique

Brahic parle de 90 % de l'univers qui nous serait inconnu et constitues de cette matiere noire. Parle t-on de la meme chose ?

Autre point : cette energie sombre, si je me souviens bien, a ete mise a mal lorsqu'on a decouvert que certains amas etaient moins eloignes qu'ils n'auraient du si l'expansion avait tendance a s'accelerer. Cette expansion semblait des lors subir une decelaration. Cela pourrait-il etayer la notion de ''big crunch'' ?

On parle de la même chose en grande partie. Un petit quart pour la matière noire, et deux bons tiers pour l'énergie noire. Matière noire et énergie noire n'ont en fait rien à voir entre elles, si ce n'est le point commun de représenter quelque chose d'intrinsèquement inconnu.

Une expansion décélérée est en quelque sorte une condition nécessaire mais insuffisante au Big Crunch. L'expansion pet aussi décélérer de manière asymptotique, c'est-à-dire tendre vers un rythme constant tout en demeurant une expansion.

Citation :

un rythme constant tout en demeurant une expansion.


Du sur-place ?

Plutôt avec une constante de Hubble réellement constante. Un univers immobile, sans expansion, adopterait lui aussi un rythme constant, mais nul. Si ce taux d'expansion n'est pas nul mais tout de même constant (et positif), alors chaque distance X grandit d'un supplément x au bout d'une durée t. Les paramètres x et t restent invariables où qu'on se situe dans le futur. Dans le cas d'une expansion accélérée, on peut dire que le supplément x augmente ou que la durée t diminue au cours de l'histoire de l'Univers. L'inverse se produit en cas d'expansion décélérée.

Cela me fait penser au paradoxe de la fleche qui, une fois lancee, parcoure toujours la moitie du chemin qu'il lui reste pour atteindre sa cible et qui, de ce fait, n'arrive jamais. Pardonne-moi la digression mais il me semble que ta demonstration confine au paradoxe.

Il y aussi la théorie MOND qui est pas mal placée,au lieu de parler de matière noire,Il suffit juste de remplacer la seconde loi de newton.

Citation :

Cela me fait penser au paradoxe de la fleche qui, une fois lancee, parcoure toujours la moitie du chemin qu'il lui reste pour atteindre sa cible et qui, de ce fait, n'arrive jamais. Pardonne-moi la digression mais il me semble que ta demonstration confine au paradoxe.

Ce paradoxe n'en est pas vraiment un (il montre juste qu'une addition infinie peut tendre vers un nombre fini), mais c'est un peu ce qui se passe en cas d'expansion décélérée tendant vers un taux constant. Le taux d'expansion diminue en se rapprochant de plus en plus du taux constant "final", mais il n'atteint ce dernier qu'au bout d'un temps infini. Par taux constant, j'entends aussi taux nul - zéro est une constante. Dans ce cas de figure particulier, on peut imaginer l'Univers gonfler de moins en moins vite de manière à se rapprocher sans cesse davantage de l'état d'immobilité, lequel n'est en fait jamais atteint.

Mais,on ne pourra savoir.Si par exemple,l'univers se rétracte dans 100 milliards d'années.C'est marrant je trouve qu'on parle d'infini car pour l'homme c'est impensable de voir plus loin.

Je pense qu'on se met une barrière psychologique,qui fait qu'on en veut pas comprendre.

Si l'expansion est décélérée actuellement, il est impossible de savoir vers quoi on aboutira à très long terme, soit vers un taux constant positif, un taux nul ou un taux négatif (c'est-à-dire une contraction). La différence entre les trois cas est extrêmement fine si l'on se place trop tôt dans l'histoire de l'Univers (ce qui est notre cas). Ce n'est que très progressivement que ces trois voies évolutives divergent.

J'ajoute quand même que tendre vers un taux d'expansion nul est théoriquement envisageable, mais impossible au niveau pratique. Pour ce faire, il faudrait que le contenu en masse-énergie de l'Univers soit réglé pile comme il faut. Un électron en plus, c'est le Big Crunch, un électron en moins, c'est l'expansion à taux constant non-nul. Évidemment, si c'est une histoire d'un seul électron, la bifurcation entre contraction et poursuite de l'expansion se produira au bout d'un temps invraisemblablement long... mais elle se produira quand même.

Puis on verra quand le LHC fonctionnera.Ils vont peut-etre encore trouver des particules.Et voir aussi si ce boson existe vraiment.