"L'Univers : Matière noire et énergie sombre"

Cette vidéo, en 3 parties, est une émission de la série "L'Univers".

"En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre), traduction de l’anglais "dark matter", désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d’effets inattendus, notamment au sujet des galaxies. Différentes hypothèses ont été émises et explorées sur la composition de cette hypothétique matière noire : gaz moléculaire, étoiles mortes, naines brunes en grand nombre, trous noirs, etc. Cependant, les observations, ou plutôt le manque d’observations directes, impliqueraient plutôt une nature non-baryonique, et donc encore inconnue, encore que l’on suppose fortement des super-partenaires tels que le neutralino (voir la page sur la supersymétrie). Ces particules exotiques sont regroupées sous le nom générique de WIMP, acronyme de l’anglais "Weakly Interacting Massive Particles".

La matière noire représenterait pourtant une abondance au moins cinq fois plus importante que la matière baryonique, pour constituer de 83 % à 90 % de la densité totale de l’Univers observable, selon les modèles de formation et d’évolution des galaxies, ainsi que les modèles cosmologiques.

En 1933 l’astronome suisse Fritz Zwicky décide d’étudier un petit groupe de sept galaxies dans l’amas de Coma. Son objectif était de calculer la masse totale de cet amas en étudiant la vitesse (ou plutôt la dispersion des vitesses) de ces sept galaxies. Il pouvait ainsi — à l’aide des lois de Newton — en déduire la masse dite "masse dynamique", puis la comparer avec la masse dite « masse lumineuse », qui est la masse déduite de la quantité de lumière émise par l’amas (en faisant l’hypothèse d’une distribution raisonnable des populations d’étoiles dans les galaxies).

La dispersion des vitesses (ou autrement dit, comment les vitesses de ces sept galaxies diffèrent les unes des autres) est directement liée à la masse présente dans l’amas par une formule semblable à la troisième loi de Kepler. En fait, un amas d’étoiles peut être comparé à un gaz, dont les particules seraient des étoiles. Si le gaz est chaud, la dispersion des vitesses des particules est élevée. Dans le cas extrême, les particules ayant une vitesse suffisante quittent le gaz (évaporation). Si le gaz est froid (et donc lourd), la dispersion des vitesses est faible.

Zwicky fut surpris de constater que les vitesses observées dans l’amas de Coma étaient très élevées. La masse dynamique était 400 fois plus grande que la masse lumineuse."

Source : Wikipédia.

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