Dans une torsion sauvage, les physiciens ont relancé une théorie alternative de la gravité


Dans les profondeurs obscures de l’espace, nos modèles de l’Univers sont désordonnés.

Image radio du gaz d’hydrogène neutre dans la galaxie AGC 114905. (Mancera Pina et al., MNRAS, 2021)

Une nouvelle étude portant sur la galaxie naine ultra-diffuse AGC 114905 a relancé une théorie (ou plus exactement une hypothèse) controversée de la gravité, et nous a donné plus de questions que de réponses sur ce qui fait fonctionner nos galaxies.

Tout commence par la matière noire – ou, dans ce cas, par l’absence de matière noire. Bien que la plupart des cosmologistes s’accordent sur l’existence d’un élément appelé “matière noire”, qui fait tourner les galaxies spirales plus vite qu’elles ne le devraient, même la matière noire ne répond pas à toutes les questions que nous nous posons.

Donc, ce n’est pas une mauvaise idée d’envisager des options alternatives. Vous savez, juste au cas où nous ne serions jamais capables de trouver cette matière.

L’une des hypothèses alternatives à la matière noire est appelée dynamique newtonienne modifiée (MOND) ou cadre dynamique milgromien. Cette hypothèse – publiée pour la première fois en 1983 par le physicien Mordehai Milgrom – suggère que nous n’avons pas besoin de matière noire pour combler les lacunes de l’Univers en matière de gravité, si nous calculons les forces gravitationnelles subies par les étoiles dans les régions galactiques extérieures d’une manière différente de celle suggérée par les lois newtoniennes.

Pour tester cette idée, qui implique de travailler avec la proportionnalité au rayon de l’étoile ou à l’accélération centripète, nous devons examiner les vitesses des galaxies, en particulier les galaxies bizarres comme les galaxies ultra-diffuses.

Ces très faibles et vilains petits canards du monde des galaxies ont l’habitude de ne pas se comporter comme une galaxie le devrait. Par exemple, certaines galaxies ultra-diffuses semblent être composées presque entièrement de matière noire, tandis que d’autres sont presque totalement dépourvues de matière noire.

C’est là qu’intervient AGC 114905. Cette galaxie naine ultra-diffuse, située à environ 250 millions d’années-lumière, avait récemment été examinée en détail dans un article publié en 2021, qui étudiait sa vitesse de rotation.

Mais cette équipe a découvert que la rotation de la galaxie était extrêmement lente – suffisamment lente pour ne pas avoir besoin de matière noire pour confirmer les modèles, mais la courbe de rotation de la galaxie a également jeté un énorme doute sur le cadre MOND. Elle ne correspond à aucune des deux hypothèses.

“La très faible vitesse de rotation rapportée de cette galaxie est incompatible à la fois avec MOND et avec l’approche standard avec la matière noire”, explique Hongsheng Zhao, physicien de l’université de St Andrews et l’un des chercheurs du nouvel article.

“Mais seul MOND est capable de contourner cette contradiction apparente.”

Le nouvel article a “démystifié” la découverte de 2021, suggérant que le problème ne vient pas de MOND, mais plutôt de l’inclinaison de la galaxie elle-même.

Lorsque nous observons des galaxies très éloignées dans les profondeurs de l’espace, il peut parfois être difficile de confirmer l’angle que nous voyons. L’équipe initiale a trouvé que AGC 114905 avait l’air elliptique, ce qui suggère que nous regardons la galaxie depuis un angle.

Mais en utilisant des simulations, les chercheurs suggèrent maintenant que la galaxie pourrait apparaître elliptique même lorsqu’elle nous fait face directement. Un changement de l’angle de la galaxie par rapport à nous modifierait également la vitesse de rotation de la galaxie, ce qui ferait que toutes les mathématiques de MOND s’additionnent après tout.

“Nos simulations montrent que l’inclinaison d’AGC 114905 pourrait être nettement inférieure à ce qui a été rapporté, ce qui signifierait que la galaxie tourne en fait beaucoup plus vite que ce que l’on pense, conformément aux attentes de MOND”, explique l’auteur principal du nouvel article, le physicien Indranil Banik, également de l’université de St Andrews.

Il s’agit toujours d’une question ouverte. Nous ne savons pas si c’est ce nouvel article ou celui de 2021 qui sera couronné de succès – ou du moins le plus correct.

En attendant, si cette nouvelle découverte se confirme, il semble que le cadre de MOND puisse vivre un jour de plus. Aussi sauvage que soit MOND, avec la matière noire toujours insaisissable et de nombreuses autres questions encore sans réponse, nous avons besoin de toutes les options que nous pouvons obtenir.

La recherche a été publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche


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