Matière Noire & Energie sombre (PDF)

Ciencias para el mundo contemporáneo – Nuestro Lugar en el Universo
étoiles à l'extérieur, ici, ressentent les effets de la gravitation d'une matière que nous ne voyons pas.
En fait, cette galaxie ainsi que toutes les autres semblent être contenues dans un nuage de matière
noire invisible. Et ce nuage de matière est beaucoup plus sphérique que les galaxies elles-mêmes, et
il s'étend sur une échelle plus large que la galaxie. Ainsi on voie la galaxie et on se focalise làdessus,
mais c'est en fait un nuage de matière noire qui commande la structure et la dynamique de
cette galaxie.
Les galaxies elles-mêmes ne sont pas semées au hasard dans l'espace; elles ont tendance à se
rassembler en groupe, en amas. Et voici un exemple d'un très fameux amas: l'amas de Coma. Et il y
a des milliers de galaxies dans cet amas. Ce sont les choses blanches, floues, elliptiques ici. Donc
ces amas de galaxies -- si on prend une photo maintenant, et une dans dix ans -- elles seront
identiques. Mais ces galaxies en réalité se déplacent à une vitesse extrêmement rapide. Elles
tournent dans ce potentiel gravitationnel autour de cet amas, d'accord. Donc toutes ces galaxies se
déplacent. Nous pouvons mesurer la vitesse orbitale de ces galaxies, pour estimer la masse de cet
amas.
Et là encore, ce que nous avons trouvé, c'est une masse bien supérieure à celle attendue en
comptabilisant les galaxies que nous voyons. Ou bien si nous regardons dans d'autres parties du
spectre électromagnétique, nous observons qu'il y a aussi beaucoup de gaz dans cet amas. Mais ça
ne peut pas être pris en compte dans la masse. En réalité, les amas possèdent dix fois plus de masse
sous forme de cette matière invisible ou matière noire que celle obtenue en comptabilisant la
matière classique, OK. Ça serait bien si nous pouvions voir cette matière un peu plus directement.
Je place juste cette grosse bulle bleue là-dessus, afin de vous rappeler qu'elle est là. Peut-on la voir
de manière plus visuelle? Oui.
Alors donc laisse moi vous y guider. Donc voici un observateur: Ça pourrait être un œil; ça pourrait
être un télescope. Et supposons qu'il y ait une galaxie par là bas dans l'univers. Comment
percevons-nous cette galaxie? Un rayon de lumière quitte la galaxie et voyage à travers l'univers
pendant peut-être des milliards d'années avant qu'il n'entre dans le télescope ou dans votre œil.
Maintenant, comment peut-on en déduire où se trouve cette galaxie? Eh bien, nous pouvons le
déduire grâce à la route empruntée par le rayon alors qu'il entre dans notre œil, n'est-ce pas? Disons,
le rayon de lumière emprunte cette voie; la galaxie doit être ici, OK. Maintenant, supposons que je
place au milieu un amas de galaxies -- et n'oubliez pas la matière noire, d'accord. Maintenant, si on
considère un rayon de lumière différent, un qui part comme ça, nous devons désormais prendre en
considération ce qu'Einstein avait prédit quand il a développé la relativité générale. A savoir que le
champ gravitationnel, dû à la masse, va dévier non seulement la trajectoire des particules, mais va
dévier aussi la lumière elle-même.
Par conséquent le rayon de lumière ne continuera pas en ligne droite, mais sera plutôt courbé avant
de rejoindre votre oeil. A quel endroit l'observateur va-t-il voir la galaxie ? Vous pouvez répondre?
En haut, c'est ça! On extrapole, et on voit la galaxie en haut ici. Y a t-il encore un autre rayon de
lumière qui pourrait, à partir de cette galaxie, arriver dans l'œil de l'observateur? Oui, super. Je vous
vois faire des gestes vers le bas comme ça. Un rayon de lumière va donc pouvoir aller vers le bas, se
courber, repartir pour rejoindre l'oeil de l'observateur, et l'observateur voit un rayon de lumière ici.
Maintenant, prenons en compte le fait que nous vivons dans un univers en 3 dimensions, OK, un
espace tri-dimensionnel. Y a t-il encore d'autres rayons de lumière qui pourraient atteindre l'œil?
Oui! Les rayons reposeraient -- j'aimerais le voir -- ouais, sur un cône. Ainsi il y a tout un ensemble