Grâce à la lentille gravitationnelle, les scientifiques ont découvert que la matière noire pouvait s'étendre sur plus d'un million d'années-lumière à partir des centres galactiques, proposant ainsi des ajustements importants à nos théories gravitationnelles ou au concept même de matière noire. Crédit : Issues.fr.com
De nouvelles recherches révolutionnaires révèlent que les courbes de rotation des galaxies restent plates indéfiniment, corroborant les prédictions de la théorie de la gravité modifiée comme alternative à la matière noire.
Cette découverte remet en question les modèles cosmologiques existants et suggère que soit les halos de matière noire sont considérablement étendus, soit que notre compréhension de la théorie gravitationnelle nécessite une réévaluation fondamentale.
Percée en cosmologie
Dans le cadre d'une découverte révolutionnaire qui remet en question la compréhension conventionnelle de la cosmologie, des scientifiques de l'Université Case Western Reserve ont mis au jour de nouvelles preuves qui pourraient remodeler notre perception du cosmos.
Tobias Mistele, chercheur postdoctoral au Département d'astronomie du Collège des arts et des sciences de Case Western Reserve, a mis au point une technique révolutionnaire utilisant la « lentille gravitationnelle » pour plonger dans le domaine énigmatique de la matière noire. Il a découvert que les courbes de rotation des galaxies restent plates pendant des millions d’années-lumière sans aucune fin en vue.
Les scientifiques pensaient auparavant que les courbes de rotation des galaxies devaient diminuer à mesure que l’on s’éloignait dans l’espace.
Modélisation de la courbe de rotation de lentille faible. Crédit : Université Case Western Reserve
Remettre en question les modèles cosmiques traditionnels
Traditionnellement, le comportement des étoiles au sein des galaxies a intrigué les astronomes. Selon la gravité newtonienne, les étoiles sur les bords extérieurs devrait être plus lent en raison de la diminution de l’attraction gravitationnelle. Cela n’a pas été observé, ce qui a conduit à la conclusion qu’il s’agissait de matière noire. Mais même les halos de matière noire devraient disparaître, de sorte que les courbes de rotation ne devraient pas rester plates indéfiniment.
L'analyse de Mistele défie cette attente, fournissant une révélation surprenante : l'influence de ce que nous appelons la matière noire s'étend bien au-delà des estimations précédentes, s'étendant à au moins un million d'années-lumière du centre galactique.
Tobias Mistele. Crédit : Université Case Western Reserve
Un effet à si longue portée pourrait indiquer que la matière noire – telle que nous la comprenons – pourrait ne pas exister du tout.
« Cette découverte remet en question les modèles existants », a-t-il déclaré, « suggérant qu'il existe soit des halos de matière noire très étendus, soit que nous devons réévaluer fondamentalement notre compréhension de la théorie gravitationnelle. »
Implications révolutionnaires pour l'astrophysique
Stacy McGaugh, professeur et directrice du Département d'astronomie du Collège des Arts et des Sciences, a déclaré que les découvertes de Mistele, dont la publication est prévue dans le Lettres de journaux astrophysiquesrepoussez les limites traditionnelles.
« Les implications de cette découverte sont profondes », a déclaré McGaugh. « Cela pourrait non seulement redéfinir notre compréhension de la matière noire, mais nous invite également à explorer des théories alternatives de la gravité, remettant en question le tissu même de l'astrophysique moderne. »
Renverser la théorie d’Einstein
La principale technique utilisée par Mistele dans ses recherches, la lentille gravitationnelle, est un phénomène prédit par la théorie de la relativité générale d'Einstein. Essentiellement, cela se produit lorsqu'un objet massif, comme un amas de galaxies ou même une seule étoile massive, courbe le trajet de la lumière provenant d'une source lointaine. Cette courbure de la lumière se produit parce que la masse de l’objet déforme le tissu de l’espace-temps qui l’entoure. Cette déviation de la lumière par les galaxies persiste à des échelles beaucoup plus grandes que prévu.
Stacy McGaugh. Crédit : Université Case Western Reserve
Dans le cadre de la recherche, Mistele a tracé ce qu'on appelle la relation Tully-Fisher sur un graphique pour mettre en évidence la relation empirique entre la masse visible d'une galaxie et sa vitesse de rotation.
« Nous savions que cette relation existait », a déclaré Mistele. «Mais il n'était pas évident que la relation perdurerait au fur et à mesure que l'on s'éloignerait. Dans quelle mesure ce comportement persiste-t-il ? C'est la question, car cela ne peut pas durer éternellement.»
Mistele a déclaré que sa découverte souligne la nécessité d'une exploration et d'une collaboration plus approfondies au sein de la communauté scientifique, ainsi que de l'analyse possible d'autres données.
Réévaluer les théories de la matière noire
McGaugh a souligné les efforts herculéens – mais jusqu’à présent infructueux – déployés par la communauté internationale de la physique des particules pour détecter et identifier les particules de matière noire.
« Soit les halos de matière noire sont beaucoup plus grands que prévu, soit tout le paradigme est erroné », a déclaré McGaugh. « La théorie qui prédisait ce comportement à l’avance est la théorie de la gravité modifiée MOND, émise par Moti Milgrom comme alternative à la matière noire en 1983. Ainsi, l’interprétation évidente et inévitablement controversée de ce résultat est que la matière noire est une chimère ; peut-être que les preuves en la matière pointent vers une nouvelle théorie de la gravité allant au-delà de ce qu'Einstein nous a enseigné.
