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les Galaxies folles ne tournent pas rond !

Un Os Noir dans la Matière Noire Hello !

Vitesses de rotations de la Voie Lactée
courbe de rotation de la Voie Lactee

Gravitation et Rotation des Galaxies
En mesurant les vitesses de rotation des galaxies, les astronomes se sont aperçus d'une anomalie systématique flagrante: les galaxies ne tournent pas comme elles le devraient. Elles tournent à vitesses quasi constantes, autrement dit, les vitesses de rotation sont trop rapides vers l'extérieur des galaxies, par rapport à ce qu'elles devraient être selon les lois de la gravitation universelle. (Notons que l'on pourrait aussi bien affirmer l'inverse, à savoir que la vitesse de rotation est insuffisante vers le centre des galaxies)
Ceci conduit à supposer l'existence d'une matière invisible, la matière noire, répartie dans un halo entourant les galaxies, et représentant plus de 90 % de la masse totale de la galaxie.
Ou encore d'une modification des lois de la gravitation universelle à faible intensité, c'est à dire aux grandes échelles (MOND)
Dans la figure ci-contre, la courbe pointillée verte montre la vitesse de rotation du disque D, La courbe pointillée noire représente la vitesse de rotation du bulbe B.
Les relevés, sous forme de pictogrammes rouges, sont des mesures de la vitesse du gaz (Hydrogène atomique) dans et aux alentours de la galaxie.
 On remarque que le gaz semble très bien suivre la courbe bleue quasi horizontale, qui représente la somme des vitesses de tous les composants de la Voie Lactée. On utilise cette caractéristique pour affirmer que la vitesse de rotation du gaz est un bon indicateur de la vitesse de rotation de la galaxie. Mais pour expliquer cette courbe horizontale on est obligé de faire intervenir un halo H,  représentant une mystérieuse matière noire (en pointillés bruns). (Sources: Françoise Combes).
Courbes de rotations de NGC 2403 

Ci-contre à gauche : 

  1. Courbe de rotation "observée" de NGC 2403 (points) et courbes de rotation des composants massifs individuels (lignes). Source: Begeman (1987) (Thèse PhD). 
  2. Courbe de rotation "observée" de NGC 5033 (points) et courbes de rotation des composants massifs individuels (lignes).
  3. Courbe de rotation "observée" de NGC 5371 (points) et courbes de rotation des composants massifs individuels (lignes).

Comme on peut le remarquer, il semble que dans toutes les galaxies la composante gazeuse a toujours une courbe de rotation différente de celle du disque.

On constate aussi que pour expliquer cela on fait toujours intervenir un halo constitué d'une hypothétique "matière noire".

Questions:

Pourquoi mesure-t-on des vitesses de rotation différentes pour les différents composants des galaxies ? Et plus particulièrement en ce qui concerne le disque et le gaz ?
Avons nous le droit, du point de vue de la physique, d'additionner, par tranches de distances, les vitesses de ces composants et d'en faire les moyennes ? 
Courbes de rotation de NGC 5033 
Courbes de rotation de NGC 5371 
 
Os
  1. Le premier objet est le disque qui est constitué d'objets massifs (étoiles, planètes, poussières, etc.)
  2. Le deuxième objet est le gaz fait d'atomes d'hydrogène atomique, à faible densité, qui n'est détecté que parce qu'il est ionisé et aussi, pour une part moindre, d'Hydrogène moléculaire et d'Hélium
(Source : NASA-WMAP)
Champ magnétique du CMB
Quelle est la différence physique qui pourrait expliquer leurs vitesses de rotations individuelles ?
Tous les deux sont sensibles à la gravitation universelle.
Mais le gaz, contrairement au disque, est extrêmement peu dense, et comme il est ionisé, il est très sensible aux champ magnétiques globaux des galaxies, dont la notre ! Ce dernier serait très faible, de l'ordre de 0,8 µG. Mais il est réparti dans l'ensemble des galaxies et même au delà. C'est-à-dire qu'à grande échelle, son influence sur le gaz devient prédominante comparée à celle de la gravitation. 
Conclusions :
Locomotive à vapeur
  1. La courbe de rotation du gaz n'est pas un indicateur sérieux de la vitesse de rotation des galaxies.

  2. Par contre, la courbe de rotation du gaz est un bon indicateur de la présence d'un champ magnétique galactique à grande échelle.

  3. Additionner les vitesses des composants galactiques, pour en faire des moyennes, est une faute conceptuelle grave. C'est une erreur physique qui revient à faire la moyenne de la vitesse d'une locomotive à vapeur avec la vitesse de la fumée crachée par sa cheminée.

  4. On n'a pas besoin de matière noire pour expliquer la vitesse de rotation des galaxies.

Et dans les amas de galaxies ?
Abell 2218 (Source: HST) Dans tous les amas de galaxies on observe des lentilles gravitationnelles. Celles-ci nous révèlent la présence d'objets lointains dont la lumière est déviée (en quelque sorte réfractée) par la masse de l'amas. Le calcul (relativité) permet de remonter à la masse de l'amas.
Or cette masse ainsi calculée est bien supérieure à la masse obtenue par la somme de tous les objets observés dans l'amas.
Cette discordance ne semble pouvoir s'expliquer que par l'existence d'une matière noire, Ou encore par une modification des lois de la gravitation universelle à faible intensité, c'est à dire aux grandes échelles (MOND).
 
Amas de galaxies Abell 1689 (Source Chandra) La sonde "Chandra X-Ray Observatory" nous a donné de nombreuses images d'amas de galaxies en Rayonnements X.
Abell 1689 en est un bon exemple. On voit que cet amas de galaxies est à l'intérieur d'un nuage de gaz colossal. Celui-ci est excité par la lumière des galaxies. Il est donc ionisé.
Mais est-il, pour autant, soumis à un champ magnétique ? Oui, c'est bien ce qui apparait selon certaines observations. (Magnetic Fields in Galaxy Clusters). Et ces champs magnétiques ont une valeur typique de µG. Mais alors dans ce cas, la matière noire que d'aucuns croient avoir décelé dans les amas, ne serait, là aussi, qu'une erreur d'interprétation.
Il faudrait alors expliquer comment sont produits les arcs gravitationnels. Mais sont-ils bien gravitationnels ?
Ne pourrait-il pas s'agir d'arcs d'origine optique ? Le nuage de gaz de l'amas serait-il assez dense pour nous faire cette plaisanterie ? Ou alors plus simplement, à cette échelle, ça ne serait pas la densité qui serait importante, mais plutôt le nombre d'atomes de gaz que la lumière rencontrerait dans sa trajectoire.
Ou encore ce fameux champ magnétique, que nous cherchons, qui dévierait la lumière.
 
Cluster Abell 520 (Source: NASA) Le Coeur de matière noire défie les explications dans l'image de l'amas de galaxies Abell 520 publiée le 2 Mars 2012 par le HST.
Question : S'agirait-il là aussi de gaz ionisé soumis à un champ magnétique ?
 
Une atteinte sérieuse à la théorie de la matière noire ? (Source ESO)
 New 

Le 18 Avril 2012, l'ESO publie, sous le titre : "Une atteinte sérieuse à la théorie de la matière noire ?", les observations effectuées autour du Soleil et dans la galaxie, par une équipe d'astronomes au Chili, a montré que la théorie de la matière noire ne concordait pas avec les faits observationnels.
On peut donc supposer que les tentatives de détection, de manière directe, des particules de matière noire sur Terre risquent très probablement de n’apporter aucun résultat.
C'est l’étude la plus précise jamais réalisée sur les mouvements des étoiles dans la Voie Lactée. Elle n’a trouvé aucune preuve de la présence de matière noire dans une zone relativement grande autour du Soleil.
 
Halo de gaz chaud autour de la Voie Lactée
 New 

Le 24 Septembre 2012, la NASA publie l'observation, effectuée par Anjali Gupta et al, en rayonnement X avec le Satellite Chandra, sous le titre : "La Voie Lactée est enveloppée par un halo de gaz chaud".
Cette observation montre, encore une fois, qu'il vaut mieux se fier aux observations plutôt qu'aux simulations.
D'autres observations de ce genre faites sur d'autres galaxies ou amas de galaxies pourraient éliminer définitivement les hypothèses de "matière noire" et aussi "MOND"

Question :
Notre Galaxie serait-elle un cas unique, exceptionnel ?
 
Documents
à
consulter
  1. The Dark Matter Myth - Magnetic Fields and Galactic Rotation Curves (Thomas Smid)
  2. SPH simulations of magnetic fields in galaxy clusters (Dolag K. Bartelmann M. Lesch H.)
  3. The rotation curve of spiral galaxies and its cosmological implications (C'est un fichier au format PS que l'on peut lire avec Ghostscript ou convertir en PDF avec Adobe Acrobat)
  4. Birth Control for Stars
  5. Anchoring Magnetic Field in Turbulent Molecular Clouds
  6. L'Univers des Galaxies - Daniel Benest, Alain Blanchard, Lucie Bottinelli, Suzy Collin, Claude Froeschlé, Lucienne Gouguenheim, Jean Lefèvre et Laurent Nottale - Chez  HACHETTE - Collection les Fondamentaux.
  7. Hydrodynamique . Physique - Etienne Guyon, Jean-Pierre Hulin et Luc Petit - EDP SCIENCES.
  8. The Baryonic Tully-Fischer Relation. (Stacy McGaugh).
    IAP-CNRS (Roger Ferlet) Un historique rapide et un résumé des résultats des observations.
  9. Accepted view of Universe challenged by astronomer.
  10. EdgeviewSpace.
  11. Les Données de BOOMERanG suggèrent un Univers purement Baryonique (Stacy McGaugh).
  12. L'image Astronomique du Jour, Logarithmic Spirals Isabel and M51. Un rapprochement qui pourrait être légitime.
  13. Propriétés et origine des reliques radio dans les amas de galaxies. (Chiara Ferrari).
  14. arXiv:astro-ph/0308518 v1 28 Aug 2003 - A Dearth of Dark Matter in Ordinary Elliptical Galaxies. Aaron J. Romanowsky, Nigel G. Douglas, Magda Arnaboldi, Konrad Kuijken, Michael R. Merrifield, Nicola R. Napolitano, Massimo Capaccioli, Kenneth C. Freeman.
  15. Le 27 Juin 2005, On a retrouvé la matière noire dans les galaxies elliptiques ! Mais l'on n'a toujours pas trouvé le moindre échantillon de matière noire.
  16. Observational Cosmology: caveats and open questions in the standard model (Martín López-Corredoira - 01/06/2006).
  17.  New  Le 11 Mai 2010, on n'a toujours pas trouvé le moindre échantillon de matière noire: First Dark Matter Results from the XENON100 Experiment.
    Et aussi : Early Results from Large Dark Matter Detector Cast Doubt on Earlier Claims.

  18.  New  Une atteinte sérieuse à la théorie de la matière noire ?
    Voir l'abstract (Source ESO).

"Quand se présentent deux possibilités, les scientifiques ont tendance à choisir la mauvaise" (Halton Arp dans Seeing Red)
 

Date de création: 01/08/09
Dernière mise à jour: 14/07/15 

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