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Question d'oral
Matière noire : quels indices observationnels (rotation des galaxies, lentilles gravitationnelles) ?
Réponse d'oral
La matière noire est déduite de plusieurs indices observationnels : la rotation des galaxies et les lentilles gravitationnelles révèlent une gravité plus forte que celle produite par la seule matière visible. L’idée est simple : nous ne voyons pas cette matière, mais nous observons ses effets. Dans les années 1970, Vera Rubin et Kent Ford mesurent la vitesse des étoiles et du gaz dans des galaxies spirales. Loin du centre, cette vitesse reste souvent presque constante. Or, si l’essentiel de la masse se limitait aux régions lumineuses, elle devrait diminuer. Ces courbes de rotation suggèrent donc la présence d’un vaste halo de matière invisible autour des galaxies.Les lentilles gravitationnelles apportent un autre indice. Selon la relativité générale, une masse dévie la lumière. Une galaxie ou un amas peut ainsi déformer l’image d’objets situés derrière lui. En mesurant ces déformations, les astronomes estiment la masse totale, indépendamment de sa luminosité. Dans l’amas du Boulet, étudié notamment en 2006, une collision a séparé le gaz chaud, qui constitue l’essentiel de la matière ordinaire, des principales concentrations de masse déduites des lentilles. C’est un argument particulièrement fort en faveur d’une composante invisible distincte du gaz.Ces observations convergent, mais elles n’identifient pas encore la nature de la matière noire. Des théories modifiant la gravitation sont aussi étudiées, avec davantage de difficultés pour expliquer tous les indices ensemble. Le défi reste donc de découvrir si cette gravité invisible révèle une nouvelle particule ou impose de repenser plus profondément nos lois physiques.
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