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Accueil du site > Actualités > Technologies > Galaxies à spirale : trop belles pour être vraies ?

Galaxies à spirale : trop belles pour être vraies ?

Quoi de plus beau qu’une galaxie spirale, telle la M101 dite “Pinwheel”, à quelques 25 millions d’années-lumière au sein de la Grande Ourse ? Belle et surtout mystérieuse car l’existence de ce type de galaxie pose actuellement des questions sur le mode de développement de ces merveilles célestes.

La description traditionnelle de l’émergence des galaxies consiste à partir de fluctuations quantiques après le Big Bang, ayant eu pour effet de densifier certaines parties de la “soupe atomique” de l’époque. Fluctuations très liées à la matière sombre (ou matière noire), censée constituer près des 3/4 de la masse de l’univers. Dans le modèle cosmologique standard, c’est l’observation de la réalité – et notamment les galaxies – qui fonde la nécessité d’une telle matière sombre, a priori froide et statique. Toujours selon ce modèle, ces densifications locales seraient les points de départ de la construction des galaxies par attraction gravitationnelle.

Néanmoins, pour devenir aussi grandes qu’elle le sont aujourd’hui les galaxies se sont entrechoquées et ont fréquemment fusionné autour de bulbes massifs constitués d’amas d’étoiles désordonnés avec, au centre, un trou noir. Dans les galaxies spirales à bulbe, il y a une corrélation entre la taille du bulbe et la taille du trou noir, et 70% des galaxies possèdent un bulbe. Les galaxies spirales sans bulbe étaient supposées avoir réussi à grandir sans fusionner avec d’autres, et on ne se posait pas trop la question de savoir comment, exactement, elles s’y étaient prises.

Jusqu’au jour où des astronomes un peu plus curieux , notamment John Kommendy de l’Université du Texas et Ralph Bender de l’Institut Max Planck à Munich, se mirent à observer très attentivement 19 grosses galaxies spirales les plus proches de nous et surprise : 11 semblent ne pas avoir de bulbe – et donc n’auraient pas connu de fusions violentes au cours de leur croissance. Parmi celles-ci la Pinwheel en photo ci-dessus, et la nôtre, la Voie Lactée. En effet, ce qui semble être un bulbe (donc une zone chaotique, vestige des violentes rencontres du passé) au coeur de ces galaxies est en fait un espace calme et ordonné, avec des zones de formation d’étoiles, et ne dépassant pas du plan de la galaxie. De plus, les trous noirs aux centres des bulbes sont supposés jouer un rôle important dans la croissance des galaxies de part leur force d’attraction. Or ces galaxies sans bulbes n’ont pas de trous noirs massifs en leur centre, celui de la Pinwhelle étant par exemple mille fois moins massif que ce qu’il devrait être si elle était dotée d’un bulbe.

Extrapolant au 562 galaxies répertoriées, la question du mode de croissance prend tout de suite une ampleur importante : les grosses galaxies spirales sans bulbes sont peut être majoritaires, et si elles n’ont pu grandir sur le mode “fusion et acquisition” il faut trouver une nouvelle explication.

Une forme d’explication est simplement que la croissance des galaxies dépends fortement de leur environnement galactique, dans les zones peu peuplées elles croissent seules et arrivent à former des galaxies sans bulbes et inversement mais encore faut-il expliquer pourquoi certaines zones seraient, dés le départ, plus vides que d’autres. Pour certains, telJim Peebles de l’Université de Princeton, il faut peut être réévaluer certains éléments du modèle traditionnel. Il faut notamment examiner la possibilité d’une formation très rapide de ces galaxies durant leur phase gazeuse au travers de fusions très anciennes, avant le démarrage des étoiles.

Au-delà de la question de leur création, l’existence de ces galaxies sans bulbes apporte un nouvel éclairage sur la localisation dans l’espace des galaxies en général : en effet les galaxies ne sont pas distribuées de manière homogène dans le cosmos (du moins dans la partie qui nous est accessible). Les galaxies les plus proches occupent 2/3 de l’espace disponible, laissant 1/3 de vide quasi absolu connu de “vide local” (Local Void) à la frontière duquel se trouve, entre autres, notre galaxie. D’après la théorie classique, ce vide devrait contenir au moins 19 galaxies or il n’en est rien : de nombreuses galaxies locales sont “collées” sur une “paroi” de ce vide local (la “local sheet”) et quelques unes parmi les plus imposantes se trouvent à quelques millions d’années-lumières de la “local sheet”. Autrement dit la distribution des galaxies est très bizarre et ne correspond pas du tout aux prévisions du modèle standard, beaucoup plus homogène. Si les galaxies spirales sans bulbe se sont formées très rapidement, elles ont pu attirer vers elle l’essentiel de la matière disponible et donc créé l’amorce d’un vide local : avec moins de matière distribuée de manière homogène et donc moins d’attraction gravitationnelle pour compenser l’expansion de l’univers, le vide autour de ces galaxies aurait rapidement grandi (la vitesse d’expansion du vide local, dans notre région de l’espace, est de près d’un million de km/h !) et aurait ainsi rendu impossible toute collision future par manque de combattants – d’où l’existence tranquille de ces galaxies sans bulbe.

L’existence de telles galaxies, telle la Voie Lactée, peut donc sans doute s’expliquer par cette effet d’expansion du vide, mais cela n’explique pas comment ces galaxies ont pu se former aussi rapidement en premier lieu. Et on en revient à cette fameuse matière sombre : habituellement considérée comme “froide” donc plutôt statique, la matière sombre est perçu comme formant le berceau des galaxies. Cette matière quasi immobile aurait formé de petits amas locaux d’où seraient nées les embryons de galaxies, qui en grossissant se seraient percutées entre elles pour former les grosses galaxies à bulbe. Mais si on veut expliquer la création des galaxies sans bulbe il faut une matière sombre nettement plus fluide, “chaude” et ayant permis la création d’amas nettement plus importants mais plus espacés les uns des autres.

De quoi serait composée une telle matière sombre et chaude ? il pourrait s’agir d’un neutrino stérile – concept sur lequel je proposais l’an dernier le billet “Neutrino et matière noire : le retour“. Une autre source pourrait être la désintégration explosive de particules lourdes générant ainsi des flots de particules rapides donc “chaudes”. L’AMS récemment installé sur la station spatiale internationale (voir ce billet) apportera peut être des réponses à ces questions.

En conclusion, il semble que notre représentation actuelle de la formation des galaxies et a fortiori des caractéristiques de la matière sombre soit quelque peu simpliste. La réalité est sans doute nettement plus complexe et plus chaotique.

 

Source : http://www.newscientist.com/article/mg21028161.300-slim-and-beautiful-galaxies-too-good-to-be-true.html?


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29 réactions à cet article    


  • JL JL 16 juin 2011 10:34

    Bonjour Vincent Verschoore,

    c’est très intéressant, dommage qu’il manque la photo.


    • Vincent Verschoore Vincent Verschoore 16 juin 2011 11:26
      Exact, pourtant il me semblait qu’elle y était... La voici :

    • Vincent Verschoore Vincent Verschoore 16 juin 2011 14:43

      Bonjour Christian,

      Je ne sais pas s’il existe encore vraiment une vision moniste de l’univers chez ceux et celles qui y regardent de près : la question de la superposition d’états / décohérence issue de la mécanique quantique a posé une paire de clous dans le cercueil d’une vision mécaniste, newtonienne des choses. Maintenant cela ne veut pas dire qu’on est repassé à une vision stricto senso dualiste (matière et esprit) de l’univers mais justement, la frontière entre ces deux aspects me semble de plus en plus brouillée.

    • Pyrathome Pyrathome 16 juin 2011 13:43

      Quelques clichés de soucoupes :

      http://www.youtube.com/watch?v=oCskdSf8H3I&feature=related

      Laquelle tu choisis, cosmic Perseùs ?....


    • storm storm 17 juin 2011 00:19

      yen a une qui va plus vite que les autres ! Ah, non .. . c’est le curseur de ma souris !

      Sinon de bien belles images récupérées de hubble c’est vrai : on en voit 5 -10 minutes dans un doc

      http://www.films-sur-megaupload.com/index.php?do=search


    • zadig 16 juin 2011 11:34

      Bonjour,

      Merci pour cet article passionnant et très didactique.
      J’étais content, je pensais avoir compris
      Mais catastrophe à la fin vous nous balancez tranquillement :

      "En conclusion, il semble que notre représentation actuelle de la formation des galaxies et a fortiori des caractéristiques de la matière sombre soit quelque peu simpliste. La réalité est sans doute nettement plus complexe et plus chaotique.« 

      Donc j’avais compris car c’était une représentation »simpliste"  ! :

      Merci tout de même, pour cet effort (réussi) de vulgarisation.

      Cordialement.


      • Vincent Verschoore Vincent Verschoore 16 juin 2011 14:28

        Salut Zadig,

        A mon avis, tout ce que l’on peut comprendre de cet article c’est que l’on a pas encore compris grand chose sur la nature des processus à l’oeuvre dans la création du cosmos tel que nous le percevons. On ne connait même pas les caractéristiques de la matière noire sur laquelle est fondé l’édifice « Big Bang ». 
        Donc, mission accomplie, non ? :) 

      • Ariane Walter Ariane Walter 16 juin 2011 15:11

        Comme en nucléaire on sy connaît très peu aussi, il faudrait peut-être se contenter « de cultiver son jardin » en regardant des étoiles, en récitant des poésies, et en se réchauffant auprès d’un jardinier !
        Pour le reste l’imaginaire est un vaisseau suffisant.
        Mais que ces photos sont belles ! J’en frissonne !


      • ali8 16 juin 2011 11:44

        on nous assure que le monde actuel fait suite au big bang

        on constate que des galaxies se situent à des dizaines de millons d’années lumière et on imagine leur évolution, toutefois :

        je n’ai jamais vu quelqu’un s’interesser à la formation de cet espace de millons de millons d’années lumière, mais celà est probablement inutile d’en parler, çà coule de source, cet infini est du tjrs existé et les initiateurs du big bang restent muet à ce sujet


        • Akwa Akwa 16 juin 2011 12:40

          Vous n’avez pas bien compris : l’ensemble de l’univers (matière, espace et temps) sont nés du big-bang. Cet univers est, depuis lors, en expansion.
          On ne distingue pas la formation de la matière de la formation de l’univers. Et celui-ci n’a pas toujours existé, comme la matière, il est bien « né ».


        • Vincent Verschoore Vincent Verschoore 16 juin 2011 14:34

          Oui il est bien né d’une singularité, et tout c’est créé à partir de là - c’est la théorie du Big Bang, théorie certes solide mais qui imposa la création de concepts dont la nature exacte reste à définir - concepts tels la constante cosmologique et la matière noire. 

          Vu que le sujet semble intéresser quelques personnes ici je soumets au comité de lecture un autre article intitulé « de la rencontre de l’univers multiple et des multiples univers », historie de voir que la notion même d’unicité de l’univers est une hypothèse, pas un axiome.

        • Pyrathome Pyrathome 16 juin 2011 13:44

          Passionnant, merci smiley....


          • Qaspard Delanuit Gaspard Delanuit 16 juin 2011 14:42

            J’étais présent au tout premier commencement, et je peux témoigner que ça ne s’est pas du tout passé comme la plupart des scientifiques actuels le décrivent avec leur gros-bang. En fait l’univers est apparu en silence et si discrètement que personne au début ne s’en ai rendu compte. 


            • Vincent Verschoore Vincent Verschoore 16 juin 2011 14:45

              Flûte, l’univers serait lui aussi une conspiration ?


            • Qaspard Delanuit Gaspard Delanuit 16 juin 2011 14:58

              Ou peut-être seulement un canular.  smiley


            • Walid Haïdar 16 juin 2011 14:59
              Merci pour l’article !

              Un certain astrophysicien soutient depuis longtemps une théorie qui prédit exactement une répartition des galaxies selon les parois en extension des « bulles noires » de... l’univers jumeau qui en s’expensant lui-même expanse notre univers.

              Je ne suis pas suffisamment calé pour trancher, mais j’observe que la théorie cosmologique dominante est obligée de se rafistoler tous les 4 matins pour coller avec les observations, et d’inventer des notions du genre « ah merde, il y a un trou de 97% dans notre théorie. Ok, bon, pas de problème, inventons des machins noirs et ça devrait passer, même si on sait pas du tout ce que sont les machins en question ».

              Il y a, au regard du nombre énorme de gaps dans cette théorie, une fermeture largement injustifiée aux théories alternatives. Vous dites d’ailleurs que le big bang n’est qu’une hypothèse, et on est bien d’accord, mais via l’inertie de l’usine scientifico-cosmologiste, cette hypothèse se transforme de fait en axiome tant sa remise en cause n’est pas tolérée.

              C’est la science, et donc l’humanité, qui pâtit de tout cela.

              • Vincent Verschoore Vincent Verschoore 16 juin 2011 16:18

                Bonjour Walid,

                Il existe un certain nombre de théories alternatives au BB, notamment l’univers Ekpyrotique http://fr.wikipedia.org/wiki/Univers_ekpyrotique issu de la théorie des cordes. L’an dernier un astrophysicien taiwanais a proposé une théorie de l’univers sans BB basé sur une équivalence entre l’espace et le temps, sur laquelle j’avais d’ailleurs fait un billet : http://rhubarbe.net/blog/2010/08/15/nouveau-modele-cosmologique-sans-big-bang/

                Et il existe quelques propositions plus exotiques : l’univers électrique, ou l’univers statique (le redshift supposé mesurer les vitesses de récession ne serait qu’une illusion due au puits gravitationnel d’où doivent s’échapper les photons qui nous parviennent des autres galaxies...

              • Slim GAIGI Slim GAIGI 17 juin 2011 01:30

                L’astrophysicien dont il est (probablement) question est Jean-Pierre PETIT.

                Vous trouverez des abstracts de cette théorie (tout ce qu’il y a de plus scientifique) notamment sur son site :
                Univers Jumeaux

                Ne vous laissez pas confondre la portée scientifique de ses travaux avec la variété de ses publications sur tous les autres sujets ; JP Petit est un humain touche-à-tout qui donc augmente les risques de se faire tailler un costard (ce qui n’a pas manqué).

                Sa théorie est très séduisante pour qui accepte de garder l’esprit ouvert àd’autres choses que la théorie des cordes, soi-disant Saint Graal de la physique moderne.
                Et voilàun exemple où la théorie des univers gémellaires apporte une réponse que d’autres modèles n’apportent pas :
                - Théorie BB classique : pas d’explication des vitesses de rotation ni d’étrangetés des galaxies (sans bulbe par exemple)
                - Théorie des cordes : tout est possible, si on considère tant de dimensions, si on rajoute une matrice n x m x p x q x a..., en ajoutant des particules théoriques qu’on ne pourra probablement jamais voir... bref, une théorie non falsifiable en pratique (est-ce une théorie acceptable au final ?)
                - Théorie UG : explication des formations des galaxies, des vitesses de rotation, des excentricités comme le manque de bulbe central et de trou noir, bulles intergalactiques, matière/énergie noire expliquée...

                bref, ça mériterait que :
                - d’autres physiciens et astrophysiciens se mettent àplancher sur le sujet (il y en a moins d’une dizaine)
                - Jean-Pierre PETIT soit reconnu pour avoir proposé une théorie falsifiable (çàd que l’on peut tester sa validité, pas comme la Théorie des cordes)
                - les médias de vulgarisation scientifique ouvrent leurs colonnes àJP Petit, comme ils le font avec d’autres théories pourtant en échec

                Encore une (dernière) fois, j’ai beau comprendre pourquoi JP Petit est mis àla marge de ce que l’on appelle la communauté scientifique (OVNI, opinions politiques/sociétales affichées, électron libre, anti-militariste...), je ne parviens pas àtrouver que ça soit légitime ; son travail est valable et nul doute que l’histoire, si elle est enfin écrite un jour par des honnêtes hommes, reconnaîtra son travail.


              • Qaspard Delanuit Gaspard Delanuit 16 juin 2011 15:01

                La photo est sublime. Et sublime est bien le mot exact pour exprimer ce qu’on ressent devant cette beauté immense et effrayante. 


                • Ariane Walter Ariane Walter 16 juin 2011 15:13

                  Non. Rassurante au contraire.
                  la beauté est la première divinité.


                • Qaspard Delanuit Gaspard Delanuit 16 juin 2011 15:45

                  Le « sublime » est un concept esthétique sensiblement différente du « beau ».


                  « Comme concept esthétique, le sublime désigne une qualité d’extrême amplitude ou force, qui transcende le beau. Le sublime est lié au sentiment d’inaccessibilité (vers l’incommensurable). Comme tel, le sublime déclenche un étonnement, inspiré par la crainte ou le respect. » http://fr.wikipedia.org/wiki/Sublime

                  Cela peut aussi être délicieux d’être dépassé, effrayé, anéanti par une beauté sublime, celle de l’univers ou celle du corps féminin. 

                • Vincent Verschoore Vincent Verschoore 16 juin 2011 16:27

                  Disons que le corps féminin est généralement plus accessible que le corps céleste mais que sa beauté n’en est pas moins relative. 


                • Qaspard Delanuit Gaspard Delanuit 17 juin 2011 00:25

                  Selon la philosophie tantrique, l’ensemble de l’univers manifesté est féminin à 90 %. Tout simplement parce qu’il est manifesté. La grande déesse est visible et aime se montrer, tandis que le principe masculin suprême est caché et n’a pas besoin de faire le beau (Shiva n’est pas une tarlouze qui regarde ses muscles dans le miroir). Donc, la nature est une femme. Et la galaxie est une femme. 


                  (C’était un peu de poésie mystique pour compenser tout ce scientisme)

                • Guyver Guyver 16 juin 2011 22:45

                  Pourquoi pas la théorie des univers jumeaux pour expliquer :
                  - la structure en « bulles de savon »de la matière dans l’Univers"
                  - la forme spirale de ces galaxies (aucun modèle informatique ne débouche sur la persistance de ces bras, y compris avec toute la matière et l’énergie noire que vous voulez)
                  - l’effet Pioneer

                  http://www.jp-petit.org/science/f200/sommaire_de_f200.htm
                  http://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A8le_cosmologique_bi-m%C3%A9trique

                  Cette théorie, plus simple que celle actuellement en vigueur, a toujours été écartée du revers de la main. Pourquoi ?


                  • Slim GAIGI Slim GAIGI 17 juin 2011 01:33

                    Ah ben c’est ce que je disais : il faut promouvoir la théorie de Jean-Pierre PETIT !


                  • Ruut Ruut 18 juin 2011 14:21

                    pourquoi sont elles en spirales et non en sphère ?


                    • ubotugy ubotugy 22 juin 2011 00:32

                      Parce que... parce que... quand la nature ne sait pas où ça commence ni où ça finit elle nous ponds une spirale (1,618...) cetautomatix

                      Rien de trop beau, juste la perfection smiley

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