LE PROBLEME
En astrophysique, la matière noire (ou matière
sombre), désigne une catégorie de matière hypothétique jusqu'à présent non
détectée, invoquée pour rendre compte d'observations, notamment les estimations
de masse des galaxies.
Le
problème est comparer la masse dynamique et la masse lumineuse des amas de
galaxies. Il s'agit de savoir si la « masse lumineuse », c'est-à-dire
la masse qui est déduite de la présence des étoiles, est bien égale (à quelques
corrections près) à la masse dynamique.
La
masse dynamique est normalement la seule masse véritable, puisqu'il s'agit
d'une mesure de la masse déduite de son influence gravitationnelle. Ce n'est
pas aussi simple pour la masse lumineuse. Pour mesurer cette dernière, on fait
l'hypothèse que toute la masse de la galaxie (ou de l'amas de galaxies) est
constituée d'étoiles. Ces étoiles rayonnent, et si l'on connaît leur
distribution (masse, nombre, âge, etc.),
La
courbe de rotation décrit la vitesse de rotation de la galaxie en fonction de
la distance au centre. Cette courbe de rotation est une mesure directe de la
distribution globale de matière dans la galaxie. La vitesse maximale de rotation d'une galaxie spirale se trouve à
quelques kilo-parsecs du centre, puis elle est censée décroître, en suivant une
décroissance képlérienne. En effet, les étoiles à la périphérie de la
galaxie sont en orbite autour du centre, de la même manière que les planètes
sont en orbite autour du Soleil. Les
étoiles en périphérie de la galaxie tournent donc moins vite que celles plus
près du centre. La courbe de rotation, après un maximum, se met à redescendre.
Or,
Vera Rubin observa que les étoiles situées à la périphérie de la galaxie
d'Andromède — comme pour d'autres galaxies spirales — semblent tourner trop
vite (les vitesses restaient pratiquement
constantes au fur et à mesure que l'on s'éloignait du centre. La vitesse ne
décroissait pas alors que l'on s'éloignait du centre. Cette observation pose de
profondes questions, car la courbe de rotation mesure bien la masse dynamique.
Comment imaginer alors que les étoiles, principales composantes de matière dans
les galaxies spirales, tournent de manière non képlérienne, c'est-à-dire ne
suivent tout simplement plus les lois de la gravitation ?
Une
explication possible est d'imaginer l'existence d'un gigantesque halo de
matière non visible entourant les galaxies ; un halo qui représenterait
jusqu'à près de 90 % de la masse totale de la galaxie, voire
plus dans certaines galaxies naines
LA SOLUTION
Ainsi, les conclusions des
observations ont conduit les scientifiques à imaginer qu’il existe une matière
non visible pour expliquer la vitesse anormale des étoiles situées loin du
centre des galaxies. Toutes sortes d’hypothèses ont été proposées concernant la
nature de cette « autre » que la matière, laquelle, puisque
constituant près de 90% de la masse totale, devrait être facilement détectable
dans notre environnement. Tel n’est pas le cas et il faut s’en tenir au
principe de simplicité de la nature qui manque singulièrement d’imagination
pour ce qui concerne ses fondements : il n’existe qu’un seul type de
matière parfaitement connue.
Dès lors, le problème de la
masse noire manquante ne peut relever que d’une question de dynamique et d’interprétation
consécutive du fonctionnement de la gravitation ; Et plus précisément du
mode de constitution des galaxies.
En effet, une galaxie ne nait
pas spontanément déjà structurée telle que nous l’observons actuellement, mais
résulte d’un lent regroupement des étoiles qui s’y agrègent. Ces étoiles
naissent par grappes dans des zones très dispersées et acquièrent lors de leur création une vitesse propre de déplacement (on a observé des étoiles solitaires
circulant au 1/3 de la vitesse de la lumière). Lorsqu’elles parviennent dans la
zone d’attirance d’un grand attracteur (un regroupement d’étoiles déjà
effectué) elles conservent leur propre vitesse à laquelle s'est rajoutée progressivement l’attraction gravitationnelle.
La grande
erreur est de croire que l’intégralité du mouvement de rotation de ces astres
nouvellement agrégés est due à la force d’attraction. Tout au
contraire, cette force a pour effet de contrarier le mouvement autonome de
l’astre qui va perdre progressivement sa vitesse pour finalement acquérir une
rotation de type képlérien comme il en est pour notre système solaire. Dès
lors, il semble tout à fait normale que les étoiles les plus excentrées
tournent plus vite, sur un mode qui échappe aux lois de l’attraction
gravitationnelle puisque nous avons en présence deux forces qui se CUMULENT puis se contrarient lorsque l'astre tend à l'aphélie à s'échapper à l'attraction du centre.Il se trouve en effet DEUX TEMPS dans l'analyse du mouvement: dans la phase initiale d'attraction, les deux forces se cumulent. Dans le second, lorsque l'astre est satellisé, les deux forces se contrarient et l'attraction a pour effet de freiner l'astre.
Ce phénomène est particulièrement
sensible pour les galaxies naines puisque constituées d’étoiles plutôt jeunes
et s’étant assemblées en un temps relativement proche.
Ainsi, il est inutile de
rechercher cette matière noire fantomatique puisqu’il s’agit d’interpréter
autrement le fonctionnement de la force de gravitation. En effet, nous l’avons
jusqu’à présent analysée à l’état statique pour un système d’astres déjà
constitué. Pour une galaxie en formation nous devons l’interpréter de façon
dynamique « en train de s’exercer ».
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