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cepheides	Jeudi 21 février 2008
/Fév
DE L'ASTRONOMIE : matière noire et énergie sombre	Anneau de matière noire dans l'amas de galaxies Cl
0024+17
Dans un sujet précédent, cherchant à situer le Soleil dans
notre Galaxie (voir sujet),
j'avais avancé pour la masse de cette dernière le chiffre de 700 milliards de masses solaires, un chiffre qui semble retenu par la majorité des astronomes.
En effet, on sait qu'il existe un équilibre entre
l'attraction gravitationnelle des régions intérieures de la Galaxie et la force centrifuge en rapport avec la rotation de l'ensemble. Il suffit alors de comparer les variations de cette rotation
avec la distance au centre pour estimer la masse de l'ensemble et même pour connaître la répartition de ces masses. C'est là que les différents observateurs ont été confronté à une énorme
surprise : si l'on additionne la somme des masses des étoiles et des gaz observables, on reste incontestablement bien loin du compte... et on a donc été obligé de conclure que la plus grande
partie de cette masse correspond à une matière non visible, inconnue, qu'on a baptisée « matière noire » puisque l'on n'en connaît pas la nature. De quoi s'agit-il exactement ? De trous noirs ? De naines brunes (voir sujet mort d'une étoile) ? De particules dites « exotiques » parce que non encore identifiées ? Mystère. Si
j'ajoute que le même phénomène se retrouve pour toutes les galaxies, on comprendra facilement que l'élucidation de cette énigme est une des questions fondamentales agitant le petit monde de
l'astronomie.
un peu
d'histoire
Tout débute en 1933. A cette époque pas si lointaine, un astronome suisse du nom de Fritz ZWICKY (1898-1974) s'intéresse à un groupe de sept galaxies dans l'amas de Coma. Il cherche à en estimer la masse en étudiant la dispersion des vitesse de ces galaxies. Il a la
surprise de constater que ses calculs montrent des vitesses bien plus élevées que celles auxquelles on aurait pu s'attendre : la masse totale calculée qui en découle est 400 fois plus importante
que la masse lumineuse relevée. Il refait encore et encore ses calculs mais aboutit toujours au même résultat.
Il transmet évidemment ses observations à ses collègues mais
il n'est guère pris au sérieux. Il faut dire que cet astronome est un peu particulier. Zwicky est en effet alors bien connu de la communauté scientifique pour son caractère difficile et ses
théories parfois farfelues (des foules d'anecdotes plutôt étranges circulaient sur lui). Comme de plus, l'époque était à l'imprécision des mesures et à la méconnaissance de ce que pouvaient être
des objets massifs comme les trous noirs, les étoiles à neutrons et autres naines brunes, on ne s'intéressa pas à son observation qui fut oubliée pendant presque un
demi-siècle.
Nous voici à présent dans les années 70. Une astronome
américaine, Vera RUBIN, fascinée depuis son plus jeune âge par les étoiles, s'intéresse à la galaxie d'Andromède
M31 et s'aperçoit que les étoiles situées à sa périphérie tournent bien plus vite qu'elles ne devraient : normalement, en s'éloignant du centre de la galaxie, on devrait observer un
ralentissement de plus en plus conséquent des vitesses de rotation des étoiles or celles-ci restent pratiquement identiques. Il ne s'agit pas d'une erreur d'observation de l'astronome puisque,
peu après, d'autres observations viennent confirmer ce qu'a calculé Vera Rubin. Problème. Comment imaginer que les étoiles qui composent les galaxies puissent s'affranchir des lois de la
gravitation ? La seule explication possible est que « quelque chose » empêche les étoiles de ralentir ou, dit autrement, que ces astres ne sont pas vraiment à la périphérie de la galaxie,
qu'elles sont encore suffisamment près de son centre pour ne pas être vraiment ralentie. Il existerait donc un halo bien plus large que celui que l'on peut voir...
nature de la
matière noire
Les astronomes se doutaient bien qu'un grand nombre d'objets comme, par exemple les naines brunes, ne sont pas observables avec nos méthodes d'observation actuelles en raison de leur trop faible luminosité. Toutefois, la masse nécessaire pour expliquer le phénomène est
bien trop importante pour expliquer la différence observée. Il y a forcément autre chose mais quoi ?
L'hypothèse la plus logique est que ce que nous voyons des
galaxies n'est qu'une partie de
ce qu'elles sont réellement : nous ne distinguerions que leurs centres mais pas