Matière non visible
01/10/2006 Lasa Oiarbide, Aitzol Elhuyar Zientzia Komunikazioa
Oeil brillant.
ANDÉN
Bien que personne ne sache ce qu'il est, il y a une raison pour les astronomes d'utiliser le concept de matière obscure comme symbole. En fait, la matière noire est utilisée pour expliquer les faits qui ne peuvent pas apparaître autrement.
Par exemple, en raison de sa vitesse de rotation rapide, certaines galaxies seraient dispersées selon les théories actuelles. D'une certaine façon, sa masse ne suffit pas à supporter la matière qui tourne à cette vitesse. L'idée de la matière noire sert à expliquer ces faits : il y a une matière que nous ne voyons pas, donc sombre, qui fournit à ces galaxies une masse suffisante pour ne pas les disperser.
D'autres galaxies, appelées galaxies naines, bien qu'elles n'aient pas une rotation rapide, ont peu de masse visible. Cette masse ne pourrait pas générer suffisamment de force gravitationnelle et la galaxie se disperserait. Mais on peut supposer qu'il y a de la matière qui ne tient pas le nuage. Dans le cas des galaxies naines, la matière manquante devrait être 30 fois le soleil.
En définitive, pour expliquer les effets des forces gravitationnelles présentes dans l'univers, en général, il manque de matière. Cette matière qui manque l'univers est la matière obscure, qui manque pour que tout aille bien.
La matière noire est 80% de la masse de l'univers. Bien qu'on ne le voit pas, la matière noire est là.
ANDÉN
Recherche de la matière noire
Pour expliquer les forces gravitationnelles qui se produisent dans l'univers, il est donc nécessaire d'aller à la recherche de la matière obscure. Et c'est que s'il y a matière de ce type, il faut d'abord savoir où elle est.
En février dernier, ils ont trouvé dans l'ensemble des étoiles de la Vierge une galaxie formée de matières sombres. Au début, ils ont trouvé le nuage d'hydrogène et ont supposé qu'il pourrait être une galaxie naine, c'est pourquoi ils ne l'ont pas vu. Cependant, après avoir analysé comment l'hydrogène se déplaçait, les astronomes ont réalisé qu'il devait avoir une masse supérieure à celle qu'il semblait. Mais alors le nuage aurait assez de masse pour allumer les étoiles et on pouvait le voir avec un télescope amateur où les étoiles n'apparaissaient pas. Cependant, s'il s'agit d'une galaxie formée de matières sombres, les champs gravitationnels autour du nuage peuvent apparaître sans problème.
Par son énorme vitesse, l'Étoile Exclue a pris le chemin de quitter notre galaxie. Cela permet aux astronomes d'analyser leur interaction avec la matière noire.
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Des études de ce type indiquent que les galaxies sombres sont plus abondantes que les galaxies conventionnelles. Une autre hypothèse est que la matière obscure entoure la matière conventionnelle grâce à son influence gravitationnelle, ce qui en fait une importance vitale pour créer des étoiles et autres astres.
Étoiles rapides pour analyser la matière noire
En février dernier également, les astronomes ont trouvé une étoile à 700 km par seconde. Bien que les étoiles traversent l'espace à grande vitesse, cette vitesse est énorme pour une étoile. C'est le double de la vitesse dont une étoile de la voie lactée a besoin pour quitter l'orbite, ce qui va arriver à l'étoile rejetée, qui lui a donné ce nom. Il va si vite qu'il va directement de notre galaxie dehors. L'Etoile Exclue n'est pas la seule qui se propose d'abandonner la Voie Lactée, les astronomes ont classé environ 10.000 étoiles de ce type, mais l'Etoile Exclue a le record de vitesse.
La vitesse extraordinaire de l'étoile marginalisée est un avantage pour les astronomes par l'influence de leurs interactions gravitationnelles avec d'autres étoiles. En passant près d'une étoile sera dévié. Mais il subira aussi des déviations inexplicables, qui ralentit maintenant et accélère maintenant. De cette façon, on peut analyser l'influence de la matière obscure, celle qu'on ne voit pas.
La lentille de gravité nous permet également d'analyser la matière noire
Il est difficile de dire quoi que ce soit sur la matière noire parce qu'elle n'a pas de propriétés visibles.
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Dans le sillage de la matière noire, il existe un autre effet cosmique qui peut être utile, l'effet de la lentille de gravité. La force gravitationnelle qui génère la masse d'une galaxie retourne la lumière qui passe à ses côtés, c'est-à-dire la gravité fait l'effet de la lentille. L'estimation de la torsion que subit la lumière permet de connaître l'influence de la masse de matière foncée dans la torsion et, par conséquent, de calculer la même masse de matière foncée. On croit que la masse de matière noire est 80% de la masse de l'univers, alors que dans le cas de la Voie lactée cette proportion est de 90%.
L'agrandissement de la lentille de gravité est de l'ordre de 1%, les quasars étant adéquats pour étudier cette augmentation cosmique. En fait, les quasars sont lumineux et, comme ils sont loin, leur lumière souffre de la lentille de gravité de nombreux objets cosmiques avant d'atteindre la Terre.
Propriétés de la matière noire
Jusqu'à présent, on a vu que dans l'univers il y a quelque chose qui s'appelle la matière obscure et dont l'existence est démontrée par les interactions de gravité. Et s'il existe, il aura des propriétés. Mais quels sont-ils ?
La matière noire semble trop éphémère pour obtenir des informations directes sur elle. Ils n'ont pas trouvé de charges électriques, de magnétisme ou d'interactions avec la lumière ou le rayonnement. Compte tenu de ces propriétés - ces dépropriétés - il semble difficile pour les astronomes d'apprendre davantage sur la matière obscure. Pas moins.
La lumière se tord en passant à côté d'une galaxie, car le champ de gravité de la galaxie attire également les ondes. La connaissance de la torsion de la lumière permet de calculer la masse de la galaxie et d'où la proportion de matière noire de la galaxie.
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Pour justifier l'existence de la matière noire, les astronomes ont utilisé des galaxies naines avec lesquelles il semble logique d'extraire plus d'informations. Pour commencer, ils ont déduit que la vitesse de la matière noire des galaxies naines est de 9 km par seconde. À partir de cette vitesse le nuage formant la galaxie naine se disperserait, tandis que sous cette vitesse le nuage serait compacté. Avec cette information, et en tirant la corde des équations physiques, on peut conclure que la température de la matière sombre est de 10.000 ºC.
Cela semble une température relativement élevée pour une matière qui ne génère aucun type de lumière. Selon les premières hypothèses, la matière noire avait nécessairement besoin de froid. Mais l'hypothèse de la matière sombre froide posait beaucoup de problèmes. Entre autres choses, les petites galaxies devraient orbiter des galaxies plus grandes et ce type de structures cosmiques n'a encore été trouvé nulle part. L'hypothèse de matière noire chaude, en revanche, ne présente pas ce type de carences.
Énergie noire
Une fois justifiée l'existence de la matière obscure, et après avoir mentionné certaines de ses propriétés, on peut analyser les hypothèses d'origine de la matière obscure. Pour cela, il est indispensable d'entrer dans le domaine de la physique quantique et de mentionner les trous noirs. Une des hypothèses est que les trous noirs sont des étoiles d'énergie noire. L'idée que l'univers se développe est quelque peu acceptée par les astronomes et l'hypothèse est que l'énergie noire est responsable de cette expansion.
Une façon de trouver des objets cosmiques qui ne sont pas vus est d'analyser des interactions gravitationnelles entre les masses.
ANDÉN
Selon l'hypothèse, le trou noir exerce une gravité énorme sur la matière extérieure. Cependant, à l'intérieur du trou noir, la matière se transforme en antituerie et se renverse à l'extérieur. Les matières et les anti-tueries sont détruites et libèrent le rayonnement de haute énergie. Ce serait la source de rayonnement qui est généré dans les centres des galaxies.
En plus des trous noirs, l'hypothèse dit qu'il devrait y avoir d'autres étoiles à énergie noire, appelées fondamentales. Ces dernières ne se produiraient pas comme les trous noirs traditionnels - les trous noirs sont la conséquence des effondrements des étoiles- mais à travers les fluctuations spatio-temporelles. D'une certaine manière, comme dans un nuage de vapeur d'eau se condensent les gouttes d'eau, dans l'espace-temps quantique se forment aussi des étoiles d'énergie noire. Ces étoiles généreraient la gravité des habituelles, mais elles seraient invisibles. C'est-à-dire qu'il serait formé de matière noire.
Intention de créer de la matière noire en laboratoire
Il semble que même si son influence sur l'espace peut être vue, il sera très difficile de trouver la matière noire elle-même à travers un télescope. Et comme il sera difficile de la trouver dans l'espace, ils font d'autres expériences pour trouver la matière noire. Par exemple, à l'Université de Zurich, ils ont réalisé des simulations à travers un superordinateur et ont conclu que sur la Voie lactée il y a 10 15 halos de matière noire. Cela signifie que la Terre traverse un de ces halos tous les 10.000 ans.
Le laboratoire CERN de Genève tentera de générer artificiellement de la matière noire. L'accélérateur de particules LHC est en cours de construction.
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Mais en plus de réaliser des simulations, les scientifiques envisagent également de créer de la matière noire dans le laboratoire. Pour cela, ils prétendent créer dans le laboratoire une particule subatomique appelée neutraline, qui est l'une des candidates à la génération de matière noire. La neutraline n'a jamais été détectée, mais la théorie de la supersymétrie suggère son existence et détermine sa masse et comment elle peut se produire.
Le neutraline est l'antiparticule de lui-même. Cela signifie que deux neutralines sont détruites lors du choc. Dans ce choc se produisent les rayons gamma. Cependant, ce type d'explosions sont rares. L'accélérateur de particules LHC qui est en cours de construction au laboratoire CERN de Genève devrait servir à la génération de neutralins et d'autres particules supersymétriques et être disponible en 2007.
Rafael Rebolo: "En ce moment, le principal défi de la cosmologie est de comprendre l'origine de la matière et l'énergie noire"
Rafael Rebolo, physicien et docteur en astrophysique. Il travaille à l'Institut d'Astrophysique des Îles Canaries. Il a publié de nombreux travaux, a reçu de nombreux prix et a obtenu un grand prestige dans la communauté scientifique. Discours au congrès Annus Mirabili de Saint-Sébastien. Il a parlé de l'origine de la vie, car il a dirigé plusieurs projets sur l'origine des éléments. Plus approprié que lui pour parler de matière foncée.
Pour comprendre l'univers, les cosmologistes ont inventé le concept de matière noire.
Le meilleur exemple pour comprendre l'évolution de l'univers est le Big Bang. Cependant, en dépit d'être le meilleur, ce modèle a des composants que nous ne comprenons pas très bien parce que nous n'avons pas pu connaître l'origine de toutes les choses dans l'univers. Ces composants ont été donnés un nom assez exotique, comme la matière et l'énergie foncée. Pour bien comprendre les observations que nous réalisons, nous devons intégrer ces composants dans le modèle. Bien qu'il semble le contraire, il ne détourne pas le modèle. Une combinaison intéressante est le champ qui définit le modèle et les composants que nous ne connaissons pas encore tout à fait. Nous avons besoin de plus de ressources pour expérimenter des explications sur l'un et l'autre ou sur les deux.
Et que pensez-vous être la matière et l'énergie noire?
La matière obscure serait la matière la plus abondante de l'univers, mais nous ne connaissons toujours pas son origine. Quand on parle de matières communes, on sait qu'à la base il y a des atomes, avec leurs noyaux, leurs électrons et les composants des noyaux. Quand nous parlons d'une planète comme le nôtre ou d'une étoile, nous savons, en général, de quelle matière est faite. Cependant, des indices et des preuves suggèrent que d'autres formes de matière existent dans l'univers. Nous ne pouvons pas les caractériser parce que dans les laboratoires nous n'obtenons pas assez d'énergie, alors que dans l'échelle cosmique l'influence de ce type de matières est évidente, on note.
Oui, mais que pensez-vous ?
Le principal candidat à faire partie de la matière obscure serait une particule de base qui existerait si certaines des théories qui unissent les forces de base étaient remplies. Cette particule aurait une masse beaucoup plus grande que les protons, peut-être 100 fois plus grande, mais la façon d'interagir avec le reste de la matière ne serait pas l'habitude. Je ne pourrais pas former un objet comme celui que nous prenons avec nos mains ou un astre comme celui que nous observons. Ce type d'interaction est appelé interaction faible, car la façon d'interagir avec la matière est faible. Cela signifie que nous ne pourrions pas le reconnaître, malgré la grande masse. C'est pourquoi il est difficile de le trouver : il a de la masse, mais il a une autre relation avec la matière. Nous apprendrons certainement beaucoup de choses !
(Photo: B. Coupe-vent)
Est-ce la seule option ? Serait-il impossible, par exemple, que l'une des théories que nous avons maintenant soit erronée?
Une des options est d'avoir un problème avec l'une des lois fondamentales de la nature, en particulier la loi de gravitation universelle. L'autre option est que ce qui est fait est d'avoir une nouvelle forme de la matière que certains physiciens annoncent. Ce qui est certain, c'est que nous n'avons pas d'éléments expérimentaux pour dire quelles particules sont, nous n'avons pas encore pu savoir comment sont les particules qui forment cette matière. En tout cas, ce sera intéressant et nous gagnerons, c'est-à-dire qu'il nous permettra de mieux comprendre l'univers, soit parce que nous connaîtrons mieux l'origine des forces ou des particules.
La matière noire est-elle l'un des défis de la cosmologie ?
Oui. En ce moment, le principal défi de la cosmologie est de comprendre l'origine de la matière et l'énergie noire, composantes de base de l'univers. Je dis de base parce que sans ces composants nous ne pouvons pas bien comprendre certaines des observations que nous réalisons. À partir de là, nous ne savons rien, nous avons des indices pour penser qu'ils existent, mais nous ne pouvons pas dire ce qu'ils sont et c'est pourquoi ils sont un grand défi. Ils ressemblent au sommet de l'iceberg. Nous voyons quelque chose qui est sur la mer, mais ce qui est derrière sera probablement plus grand et nous le trouverons peu à peu.
Délai pour répondre à ces défis ?
Nous sommes à un moment très intéressant. À mon XVII. J'aime comparer avec le 19ème siècle. Les astronomes d'alors commencèrent à comprendre ce que sont les planètes et les physiciens, comme Galilée, Copernic, Newton et Kepler, comment le monde est organisé. Le cosmos d'alors, avec les ressources qu'ils avaient alors pour étudier la nature, était notre système solaire. Aujourd'hui, nous avons les moyens d'aller plus loin et nous demandons l'origine de tout cela. Et nous faisons des théories. Ils ont fait la loi de gravitation universelle et nous ne savons pas si dans les années à venir, nous allons donner une nouvelle loi de la physique. J'aime penser que nous allons donner. Dans tous les cas, nous gagnerons la connaissance et l'accès à la connaissance est bénéfique pour tous.
Beñardo Kortabarria
La technique pour trouver la matière noire n'est pas nouvelle
"La belle étoile le rend clair/seulement dans le ciel haut/pas seul, elle a des amis/Seigneur le ciel". Comme l'ancien ballade de Biscaye le commande, il n'y a pas une seule étoile dans le ciel, mais beaucoup. Les quantifiables sont seulement ceux que vous pouvez voir de notre planète Terre, mais ils sont nombreux. D'autres ne sont pas vus à l'œil nu, ni à travers un télescope optique, parce qu'ils sont trop loin ou parce qu'ils émettent peu de lumière, mais l'esprit de l'homme les découvre par des mesures astronomiques.
Pour trouver les étoiles qui ne sont pas visibles, il faut d'abord beaucoup d'informations sur les étoiles qui sont connues, et pour obtenir cette information, les télescopes sont nécessaires. Le télescope analyse le spectre des ondes électromagnétiques émis par une étoile. À partir de ce spectre, vous pouvez connaître la vitesse, la direction et la masse de l'étoile.
Les étoiles ont d'énormes masses qui interagissent gravitationnelles entre elles. Parfois, une étoile n'a pas la vitesse ou le chemin qui lui correspond selon les données empiriques. Dans ces cas, il semble y avoir une masse qui ne voit pas que, par une interaction gravitationnelle, il moule la trajectoire de l'étoile. C'est une façon de trouver une étoile qui ne semble pas là.
Des techniques similaires doivent être utilisées pour recueillir des données sur la matière noire, car c'est une matière non visible.
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