Pour la première fois, des chercheurs des universités de Bonn et de Strasbourg ont simulé la formation de galaxies sur ordinateur en utilisant des lois de la gravité de Newton modifiées dans le cadre de Mond. Les galaxies avec disque qui ont été créées sans matière noire sont similaires à certaines que nous voyons actuellement.
D’après les lois de la gravitation de Newton, en fonction de la distribution des étoiles et même des nuages de gaz que l’on détecte dans les disques des galaxies, ces étoiles et ces nuages devraient tourner de moins en moins vite au fur et à mesure que l’on s’éloigne du centre des galaxies autour desquelles ils sont en orbite. Ce n’est pas le cas, ce qui a fait supposer qu’il devait y avoir une importante quantité de matière qui ne rayonne pas, ou quasiment pas, en quantité bien supérieure à la matière normale dite baryonique qui compose étoiles et nuages de gaz. On peut ainsi rendre compte des observations en imaginant que les galaxies spirales sont plongées dans un halo de cette matière noire, puisqu’elle n’émet pas de lumière, de forme sphérique.
On trouve un problème similaire avec les vitesses des galaxies dans les amas galactiques. Elles sont trop rapides pour que ces astres forment des systèmes gravitationnellement liés, à moins, là aussi, de supposer que les amas sont plongés dans un halo de matière noire bien plus massif et dont le champ de gravité empêche les galaxies formées de baryons de s’échapper des amas.
Il n’est pas possible de rendre compte des particules de matière noire en supposant qu’il s’agit encore de particules connues, principalement des noyaux et des atomes d’hydrogène et d’hélium, sans entrer en contradiction avec les calculs de la nucléosynthèse primordiale de la théorie du Big Bang, laquelle conduit à de nombreuses prédictions couronnées de succès. Les particules de matière noire devraient donc relever d’une physique exotique, encore jamais vue dans des collisions de particules dans des accélérateurs comme le LHC ou dans des détecteurs comme Xenon 1T.
Ces particules sont restées indétectables et c’est en partie pourquoi depuis une décennie, une autre hypothèse proposée dès le début des années 1980 par le physicien israélien Mordehai Milgrom a été considérée de plus en plus sérieusement. Il s’agit en fait d’un cadre pour différentes théories où on les rassemble souvent sous la dénomination de Modified Newtonian dynamics (Mond)…
Article complet de Laurent Sacco dans Futura Sciences
Un extrait de la simulation ci-dessous montre la formation d’une galaxie en forme de disque et son évolution sur plusieurs milliards d’années (Mond). On la voit ici perpendiculairement au plan du disque. © Nils Wittenburg