Les astrophysiciens ont observé un comportement mystérieux d'amas d'étoiles qui semble défier notre vision.
Comment fonctionne l'univers ?
La théorie classique de la gravité de Newton est la loidécrivant l'interaction gravitationnelle dans le cadre de la mécanique classique. Dans la théorie newtonienne, chaque corps massif génère un champ de force d’attraction vers lui. Nous parlons du champ gravitationnel.
Dans la théorie de Newton, l’interaction gravitationnelle se propage instantanément, puisque la force de gravité dépend uniquement de la position relative des corps attirants à un moment donné.
Également responsable de ce qui se passe dans notre Universet la matière noire. Il ne participe pas à l'interaction électromagnétique et n'est donc pas disponible pour une observation directe. La matière noire représente environ 25 % de la masse-énergie de l’Univers et n’apparaît que dans les interactions gravitationnelles. Tous les scientifiques ne sont pas satisfaits du fait que cela ne puisse pas être observé. Certains physiciens nient la matière noire et la structure acceptée de l'Univers. Ils parlent de l’absence de gravité et de la distorsion de l’espace-temps et proposent des alternatives. Par exemple, la théorie MOND (anglais : Modified Newtonian Dynamics, modification Newtonian Dynamics).
Quelle est l'alternative ?
Selon la théorie MOND - ou une théorie alternative de la gravité - la loi de gravité de Newton peut être modifiée pour expliquer la rotation des galaxies sans impliquer la matière noire.
Essentiellement, la théorie MOND est une alternative à la théorie généralethéorie de la relativité. Il a été inventé par Einstein pour expliquer le fonctionnement de la gravité et la raison pour laquelle la matière noire existe, qui maintient les galaxies ensemble.
Le professeur Pavel Krupa et son équipe ont trouvé des preuves de l'existence d'une théorie alternative de la gravité
Photo : Volker Lannert/Université de Bonn
MOND vise à expliquer pourquoidifférents objets dans l'univers ont une masse différente sans utiliser le concept de matière noire. Il a été proposé au début des années 1980 par l'astrophysicien israélien Mordechai Milgrom. La théorie modifie la loi de la gravité, se référant à une force plus forte dans certaines régions de l'espace, expliquant ainsi la courbure de l'espace.
Où les scientifiques ont-ils cherché la réponse ?
Les auteurs de la nouvelle étude ont étudié distraitementamas d'étoiles. Ils se forment lorsque des milliers d’étoiles naissent en peu de temps dans un énorme nuage de gaz. Lorsqu’ils « s’enflamment », ils soufflent les restes du nuage de gaz, provoquant une expansion significative de l’amas. Cela crée une formation « lâche » contenant de quelques dizaines à plusieurs milliers d’étoiles. Les faibles forces gravitationnelles agissant entre eux maintiennent les membres du cluster ensemble.
Dans la plupart des cas, des étoiles disperséesles amas ne durent que quelques centaines de millions d'années avant de se dissoudre. Dans le même temps, ils perdent régulièrement des étoiles, qui s’accumulent dans deux « queues de marée ». L’un d’eux atteint l’amas alors qu’il voyage dans l’espace. L’autre, au contraire, prend « l’initiative » et agit comme « fer de lance ».
Quelle est l'incohérence ?
Selon les lois de la gravité de Newton, la question de savoir siLa queue dans laquelle se retrouve l'étoile perdue dépend du cas. Ainsi, les deux devraient contenir à peu près le même nombre d’étoiles. Cependant, pour la première fois dans l’histoire, les scientifiques ont prouvé que ce n’était pas le cas. Ils ont étudié les amas et observé que la queue « avant » contenait toujours plus d'étoiles que la queue « arrière ».
Jusqu'à présent, il était presque impossible de déterminerparmi les millions d'étoiles proches de l'amas se trouvent celles qui appartiennent à ses queues. Pour ce faire, vous devez faire attention à la vitesse, à la direction du mouvement et à l'âge de chacun de ces objets. Pour résoudre le problème, les auteurs de la nouvelle étude ont développé une méthode qui leur a permis pour la première fois de compter avec précision les étoiles dans leur queue.
Dans l'amas d'étoiles des Hyades (en haut), le nombre d'étoiles (en noir) dans la queue de marée avant est nettement plus élevé que dans la queue de marée arrière.
Les simulations informatiques utilisant MOND (ci-dessous) montrent une image similaire. Crédit : Université de Bonn.
À l'heure actuelle, cinq amas ouverts ont été explorés à proximité de la Terre, dont quatre aussi proches que possible. Lorsque les scientifiques ont analysé toutes les données, ils ont été confrontés à une contradiction avec la théorie actuelle.
Amarrage avec une autre théorie
Au contraire, les nouvelles données d’observation sont bien meilleuressont cohérents avec la théorie MOND. Selon lui, les étoiles peuvent quitter l’amas « par deux portes différentes », expliquent les scientifiques. « L’un mène à la queue de marée « arrière », l’autre mène à la queue de marée « avant ». Cependant, le premier est beaucoup plus étroit que le second, il est donc peu probable que l'étoile quitte l'amas à travers lui. La théorie de la gravité de Newton, en revanche, prédit que les deux « portes » devraient avoir la même largeur », écrivent les physiciens.
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Les physiciens ont calculé la distribution stellaire,attendu selon la théorie MOND. Les résultats se sont révélés étonnamment en bon accord avec les observations. Cependant, pour y parvenir, les physiciens ont dû utiliser des méthodes informatiques relativement simples. Ils ne disposent actuellement pas des outils mathématiques nécessaires pour analyser plus en détail la dynamique newtonienne modifiée.
Quelle est la ligne du bas?
Cependant, les simulations correspondent égalementavec observations à autres égards. Ils ont prédit combien de temps dureraient généralement les amas d’étoiles ouverts. Et cette période de temps est plusieurs fois plus courte que ce à quoi on peut s’attendre selon les lois de Newton. Cela explique un mystère connu depuis longtemps. C’est pourquoi les amas d’étoiles des galaxies proches disparaissent plus rapidement qu’ils ne le devraient.
Cependant, la théorie MOND n’est pas incontestée parmi lesspécialistes. Puisque les lois de la gravité de Newton « ne fonctionnent pas » dans certaines circonstances, elles doivent être modifiées. Tout cela a des conséquences considérables dans d’autres domaines de la physique.
D'un autre côté, cela résout beaucoupproblèmes auxquels la cosmologie est confrontée aujourd'hui. Les auteurs de l’étude explorent désormais de nouvelles méthodes mathématiques pour une modélisation encore plus précise. Ils peuvent ensuite être utilisés pour trouver des preuves supplémentaires indiquant si la théorie MOND est correcte ou non.
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