mise à jour le 24
Novembre 2004
CONFÉRENCE DE
ALAIN BOUQUET,
Chercheur au Collège de France CNRS & Paris 7,
"L'ÉNIGME DE LA MATIÈRE
NOIRE"
LORS DES
RENCONTRES DU CIEL ET DE L'ESPACE
Organisée par
l'AFA (Association Française d'Astronomie)
à la Cité des Sciences de Paris
Le 14 Novembre 2004
Photos : JPM.
BREF COMPTE RENDU
Alain Bouquet est
chercheur au Laboratoire de Physique Corpusculaire
et de Cosmologie du Collège de France, à Paris. Ce laboratoire est
commun au Collège de France et au CNRS [Centre National de la Recherche
Scientifique], et plus précisément à l'Institut de
Physique Nucléaire et de Physique des Particules [IN2P3] qui est un
des départements du CNRS.
Il a commencé sa
carrière scientifique en physique des particules et à ses conséquences
astronomiques et cosmologiques.
Comme le dit notre
sympathique conférencier "on vit un age d'or de la cosmologie, les données
venant de sources les plus variées confirment le Big Bang".
Mais la
composition de l'univers est inattendue, 95% en est
inconnue.
Notre univers
serait composé de :
25% de matière
noire ou sombre (dark matter en anglais)
70% d'énergie
noire ou sombre (dark energy en anglais)
5% c'est nous!
Et comme le dit
Alain Bouquet, est-ce bien raisonnable?
OUI c'est raisonnable |
NON ce n'est pas raisonnable |
Rien n'interdit
que la matière connue soit en minorité, la Terre n'est pas le centre du
monde, ni même notre galaxie |
Il n'y a aucune
indication directe de la matière sombre ou de l'énergie sombre |
Les autres
prédictions de la théorie du BB se sont vérifiées |
On ne constate
que des effets par action gravitationnelle sur la matière
"conventionnelle" |
Pourquoi pas? |
Peut être ne
comprenons nous pas bien la gravitation? |
Bref nous devons
poursuivre.
ÉNERGIE SOMBRE |
MATIÈRE NOIRE |
70% du bilan
énergétique |
25% du bilan
énergétique |
Répartition
uniforme dans l'univers |
Répartie comme
les étoiles mais plus diffus |
Répulsion
gravitationnelle |
Analogue à la
matière ordinaire (attraction) |
Ressemble à la
constante cosmologique d'Einstein |
Longues liste de
candidats potentiels |
Si on a une très vague idée
de l'énergie sombre , qui serait liée à une forme d'énergie antigravitante; la matière noire ou sombre, on ne sait pas
encore bien ce que c'est, le narrateur va essayer de nous éclairer (sans
mauvais jeu de mots!!!).
La matière noire
est un concept qui avait été introduit par Fritz Zwicky(c'est
lui qui a rajouté "super" à nova et aussi celui qui a fait passer les
tests de "bon citoyen" à W Von Braun lors de son entrée aux USA,
détail moins connu du grand public) dans les années 1933.
Il mesure la
vitesse de quelques galaxies du Coma ainsi que leurs distances, il en déduit
qu'elles sont 100à 500 fois plus massives que la masse totale évaluée de
l'amas.
Il est surpris et
à cette occasion suppose qu'une matière noire invisible serait présente. Il
avait raison, mais son caractère épouvantable lui jouait des mauvais tours dans
la communauté scientifique, il n'est pas pris au sérieux. Aussi il faudra
attendre près de 30 ans avant que ses idées ne soient admises.
Ce sera la cas à
partir des années 1970, avec de meilleurs instruments et des satellites
spatiaux dans les domaines X et radio.
On peut étudier
plus précisément la courbe de rotation des
galaxies et les amas de galaxies sont mesurés aussi avec plus de précision,
et….. Zwicky avait raison. Il y a beaucoup de matière noire.
La confirmation
vint des amas de Abell
2029 aux rayons X par Chandra, l'observatoire spatial, où l'on put comparer
en optique et en X qu'il y avait beaucoup plus de nuages de gaz que d'étoiles.
La matière noire
n'est pas parmi nous, non, il faut aller à l'échelle des galaxies pour en
trouver. Plus on est loin du centre des galaxies plus il y aurait de cette
matière sombre.
En fait une
galaxie serait un îlot au milieu d'une masse de matière
noire, le sommet d'un iceberg cosmique!!
Mais alors quelle
est la nature de cette matière noire (ou sombre)?
Ce
pourrait être de la matière normale mais obscure, comme les étoiles naines
brunes mais certainement pas les neutrinos comme on l'a pensé un temps. Cela va
donner naissance aux particules type MACHOS
Ce
pourrait être aussi un nouveau type de particules stables
Soit très légères et très stables ce
seraient les AXIONS
Soit très lourdes et très rares dans ce
cas ce sont des WIMPS (en argot anglais : des
mauviettes pour ne pas dire plus!)
Examinons diverses
pistes :
Les MACHOS : en
1986 Bodhan Paczynski montre que les machos passant devant une étoile,
amplifie passagèrement la luminosité de celle ci. Or on calcule que si les
halos étaient plein de machos, une étoile sur 10 millions devraient être
amplifiées, alors on a étudié le ciel (en l'occurrence le grand nuage de
Magellan) pendant 10 ans en prenant une image chaque nuit.
Résultat : échec,
moins de 15% de la Voie Lactée est formée de machos.
Les WIMPS, donc on
se tourne vers les mauviettes, ce serait une sorte de neutrino lourd que l'on
appelle neutralino. Il y en aurait partout, alors comment les détecter? Un peu
complexe : détection du recul d'un noyau de Germanium, qui ne peut se faire
qu'à l'abri de tous rayonnements parasites, donc dans les profondeurs de la
terre. On attend toujours la détection d'une de ces mystérieuse particules. On
peut aussi essayer la recherche indirecte : un wimp et un anti wimp devraient
s'annihiler et émettre un rayonnement gamma ; c'est le but des détecteurs
spatiaux de Integral puis de Glast; au sol c'est la mission HESS de Namibie.
On attend les
résultats.
Le MOND (Modified
Newton Dynamics) : de M Milgrom, qui soutient que les lois de newton ne sont
plus valables à grande échelle, d'ou le titre de" modifiée". Mais
c'est un modèle contesté et qui ne fonctionne pas au delà des galaxies, alors…
Les lentilles
gravitationnelles (voir absolument ce site
de l'ESA qui explique le principe de cet effet) : comme celles mises en jeu
pour Abell
1689 de Hubble. Les arcs bleus sont les images distordues de cette galaxie
lointaine et qui peuvent servir à reconstruire la galaxie d'origine. L'effet de lentille
gravitationnelle (gravitational lens en anglais) de cette photo prouve la
présence de matière sombre.
De plus cette
image démontre parfaitement la théorie d'Einstein que la gravité courbe
l'espace (gravity warps space en anglais).
Toutes
ces remarques conduisent à la même conclusion : l'essentiel de la matière est
en dehors des galaxies!!!
Comme on le voit
sur cette diapo d'Alain Bouquet : il y a bien plus de gaz que d'étoiles, mais
bien plus de matière noire que de gaz.
Cela correspond
aux observations qui tombent dans 3 grandes catégories et qui peuvent être
représentées par ce triangle.
En rouge : le
rayonnement cosmologique
En vert les amas
de galaxies
En jaune les
supernovas
Là je me sens un
peu "limite" et ceux qui veulent aller plus loin doivent lire cet article an anglais de MSNBC sur
le sujet.
Tous les modèles
d'univers doivent être dans la zone commune de ces 3 zones.
On a de la chance,
il existe une zone commune!
Il faut de la
matière noire car :
Les inhomogénéités du bruit de fond
cosmologique sont seulement de 1/100.000°K au départ
La pression de rayonnement empêche la
concentration pendant 300.000 ans approximativement
Ensuite, l'expansion de l'Univers
freine la concentration de la matière
Pour que nos
modèles d'Univers marchent, il faut donc PLUS DE
MATIÈRE "froide" qui ne soit pas associée à la lumière et qui
soit "lourde".
En fait quelque
chose qui ressemble aux Wimps.
En conclusion :
La matière noire
(ou sombre) semble omniprésente à l'échelle des galaxies, des amas de galaxies
et de tout l'univers visible
Elle suit la
distribution de matière lumineuse mais elle est moins concentrée (moins
d'interaction?)
Elle n'a pas été
détecté autrement que par ses effets gravitationnels sur
la lumière
Peut être doit on
réexaminer la loi de la gravitation
Alors il faudrait
tout revoir et cela c'est une autre histoire…………..
RÉFÉRENCES À
CONSULTER :
JC Boulay sur
la matière noire : une référence comme d'habitude.
Sur le triangle
cosmique, article en français de Ciel et Espace.
Pour initiés
seulement le site de Berkeley sur le
sujet en anglais.
Livres et
magazines :
Livre
de Alain bouquet
Matière noire - et
autres cachotteries de l'univers
Dunod - Quai des sciences 2003
2.9 €
206 pages
lire critique sur ce livre.
Ne pas oublier le
numéro spécial de Pour la Science (Oct Dec 2004)
"L'Histoire de l'Univers" qui traite notamment de ces sujets.
Il y a en
particulier les articles suivants :
Le côté obscur de la matière par David
Cline qui explique les notions de matière et énergie sombres
La matière noire existe-t-elle vraiment
par M Milgom dont notre conférencier a parlé
La face répulsive de la gravité par Adam
Riess sur l'évolution de l'univers.
À posséder
absolument, ne soyez pas radin cela vaut les 6,90€, voir la présentation de ce
magazine qui en a été faite ICI.
Bon ciel à tous
Jean Pierre
Martin www.planetastronomy.com