Que se passe-t-il si ce n'est pas la matière noire qui crée la «gravité» supplémentaire de l'univers, mais la lumière?

Que se passe-t-il si ce n'est pas la matière noire qui crée la «gravité» supplémentaire de l'univers, mais la lumière?

(ESA / Hubble & NASA)

Nous cherchons depuis des décennies matière noire , mais la substance mystérieuse reste indétectable à nos instruments. Maintenant, les astrophysiciens ont exploré une possibilité intrigante: que se passe-t-il si ce n'est pas la matière noire qui affecte la rotation galactique? Et si c'est la masse de lumière à la place?

Dans un article de 1980, l'astronome américaine Vera Rubin assez prouvé de manière concluante quelque chose de vraiment étrange à propos des galaxies: leurs jantes tournent beaucoup plus vite qu’elles ne devraient.

À mesure que nous nous éloignons du centre galactique, le mouvement orbital des étoiles et du gaz dans le disque devrait théoriquement ralentir, la vitesse diminuant proportionnellement à la distance du centre.

C'est appelé Déclin keplerien , ou une courbe de rotation décroissante, et cela peut être observé de manière parfaitement nette dans des systèmes planétaires tels que notre propre système solaire. Mais la plupart des galaxies ne le font pas réellement .

Au lieu de cela, leurs courbes de rotation restent plates ou augmentent réellement. Ces étoiles extérieures tournent beaucoup plus rapidement qu'elles ne le devraient, en raison de l'effet gravitationnel de la matière que nous pouvons observer.

Donc, les astrophysiciens ont émis l'hypothèse matière noire . Nous ne savons pas ce que c'est et nous ne pouvons pas le détecter directement. Mais à moins que toute notre compréhension actuelle de l’Univers physique (et tous les les données que nous avons collectées sur le phénomène est faux), quelque chose là-bas fait définitivement plus de gravité.

Selon une équipe de chercheurs, le physicien des plasmas Dmitri Ryutov, qui vient de prendre sa retraite du Laboratoire national Lawrence Livermore (Californie), et les chercheurs Dmitry Budker et Victor Flambaum de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (Allemagne) .

Dans un nouvel article, ils avancent l'argument selon lequel les particules légères (photons) sont au moins en partie la source du phénomène - provoquant un effet qui n'est pas la gravité, mais qui se comporte énormément.

"L'effet hypothétique sur lequel nous enquêtons n'est pas le résultat d'une gravité accrue", Budker a dit .

"En supposant une certaine masse de photons, beaucoup plus petite que la limite supérieure actuelle, nous pouvons montrer que cette masse serait suffisante pour générer des forces supplémentaires dans une galaxie et que ces forces seraient assez grosses pour expliquer les courbes de rotation. Cette conclusion est extrêmement excitant. "

L'effet décrit est une sorte de "pression négative" provoquée par des contraintes électromagnétiques liées à la masse de photons.

Lorsqu'elles sont placées dans le contexte d'un système mathématique appelé électrodynamique Maxwell-Proca, ces contraintes électromagnétiques peuvent générer des forces centripètes supplémentaires, agissant principalement sur les gaz interstellaires. L'équipe appelle cela le stress de Proca, et il agit beaucoup comme la gravité.

Donc, oui, tout est purement hypothétique à ce stade. Et ce n'est pas parfait.

D'un côté, les étoiles de courte durée qui naissent du gaz (et redeviennent rapidement gazeuses avant d'avoir terminé leur orbite) seraient fortement couplées au gaz; les contraintes de Proca agissant sur le gaz seraient indirectement également agissant sur ces étoiles.

Mais les étoiles plus longues créent un problème. Le Soleil, par exemple, a environ 4,6 milliards d’années et tourne autour du centre galactique une fois par an. 230 millions d'années , donc il a eu quelques tours sur le rond point. Selon les calculs de l'équipe, il devrait avoir une orbite fortement elliptique sous les contraintes de Proca.

Et pourtant ce n'est pas le cas. La théorie aurait donc besoin d'un peu de travail pour être compatible avec nos observations réelles de l'Univers. Pour l'instant, la matière noire est toujours roi. Mais il n’ya pas de mal à chercher d’autres explications, et potentiellement beaucoup de bien.

"Nous ne considérons pas actuellement la masse de photons comme la solution au problème de la courbe de rotation. Mais cela pourrait faire partie de la solution", Budker a dit .

"Cependant, nous devons rester ouverts tant que nous ne savons pas ce qu'est la matière noire."

La recherche a été publiée dans Le journal astrophysique .

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