La physique de la fusion des galaxies est apparue dans un endroit inattendu : l’étoffe des bulles de savon.
Les gouttelettes d'eau placées sur un film de savon plat agissent comme des galaxies qui tournent autour les unes des autres avant de fusionner. En fusionnant, les gouttelettes d'eau prennent des formes qui rappellent celles qui apparaissent sur les images astronomiques de galaxies en collision, rapportent le physicien Jean-Paul Martischang et ses collègues dans le rapport d'avril. Nexus PNAS. Les gouttelettes d’eau pourraient éventuellement être utiles pour étudier l’attraction gravitationnelle en laboratoire, afin de mieux comprendre comment les galaxies entrent en collision et fusionnent.
Lorsqu’elle est déposée sur un film de savon horizontal – l’équivalent en laboratoire d’une baguette à bulles – une gouttelette d’eau prend la forme d’un hamac, d’environ un centimètre de large. Cela perturbe la forme du film de savon et le tire vers le bas. Cet affaissement provoque l’attraction, l’orbite et la fusion des gouttes.
Pour visualiser les gouttelettes d'eau translucides, les chercheurs ont profité du fait que chaque gouttelette agit comme une lentille provoquant un flou. Ils ont placé un motif aléatoire de points sous le film. Cartographier l'endroit où ce motif était flou a révélé l'emplacement et la forme des gouttes.
Cet effet inattendu est apparu alors que les chercheurs étudiaient d'autres caractéristiques des films de savon, explique Martischang, qui a mené la recherche à l'Université de Lille en France. « Une fois que nous avons essayé de mettre de l'eau dessus et que nous avons vu ces lentilles, nous avons simplement pensé 'Allons-y.' »
L'étude mathématique de l'effet a révélé que l'attraction des deux gouttes d'eau en orbite était analogue à l'attraction que subissent deux objets en raison de la gravité, mais en deux dimensions au lieu de trois. Les chercheurs ne savent pas encore si la fusion des gouttelettes d'eau suit également les règles de la gravité, mais ils ont observé dans les gouttes fusionnantes des structures que l'on voit couramment dans les galaxies en collision, telles que des ponts et des bras spiraux.
Une fois que les mathématiques de la fusion des gouttelettes seront pleinement comprises, cela pourrait permettre aux chercheurs d’étudier des phénomènes qui prennent des éternités dans la nature, mais seulement quelques instants en laboratoire. Une seconde pour les gouttelettes d’eau équivaut à 460 millions d’années dans la vie des galaxies en fusion.