188 – matiere noire : une solution tres simple

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 connu.

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  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. Mais elles se trouvent paradoxalement freinées par la force de ce grand attracteur s’exerçant perpendiculairement à leur mouvement.

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 normal 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 contrarient. Tout se passe comme si un corps s’approchant du soleil avec sa vitesse propre se trouvait ralenti puis satellisé par celui-ci.

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 analysé 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 ».