III. Explication du concept de la matière noire et l'énergie sombre et leur influence sur la fin cosmique
A. LA MATIÈRE NOIRE
La matière noire est tout simplement une forme de matière, comme celle qui nous entoure, qui intéragit faiblement avec la lumière, d'où le nom "noire" mais intéragit avec la matière ordinaire et a le même effet gravitationnel et courbeur de la fabrique de l'espace-temps que la matière normale. La courbe de rotation décrit la vitesse de rotation de la galaxie sur elle-même en fonction de la distance au centre. La vitesse maximale de rotation d’une galaxie spirale se trouve très proche du centre de la galaxie, puis la vitesse est censée décroître en s’éloignant du centre. Les étoiles se situant à la périphérie de la galaxie devraient tourner moins vite que celles plus près du centre. On devrait donc s’attendre à une décroissance de la vitesse au fur et à mesure que la distance au centre de la galaxie augmente comme on l’observe dans le système solaire pour les vitesses des planètes. La courbe de rotation devrait donc avoir tendance à redescendre plus on s’éloigne du centre de la galaxie.
Une explication serait d’imaginer l’existence d’un gigantesque halo de matière non visible, donc de matière noire, entourant et englobant les galaxies. Un halo qui représenterait jusqu’à près de 90 % de la masse totale de la galaxie.
Les mouvements de galaxies au sein des amas de galaxies ont révélé le même problème que l’étude des mouvements des étoiles dans les galaxies et suggèrent donc la présence de matière noire entre les galaxies. L’observation des amas de galaxies permet de montrer que la matière noire est distribuée de façon moins concentrée, plus étendue, que la matière ordinaire.
La matière noire chaude est une forme hypothétique de matière noire qui consiste en particules se déplaçant à une vitesse très proche de celle de la lumière. Le meilleur candidat à cette identité est le neutrino. Le neutrino constitue de la matière non-baryonique. Ils ont des masses infinitésimales Les neutrinos représentent au mieux 18% de la masse totale de l’univers. C'est une matière dont on ne peut détecter le rayonnement électromagnétique, d'où le qualificatif noir. Son existence a été postulé en sorte d'expliquer la formation des amas et des superamas de galaxies après le big bang. Les courbes de rotation des galaxies indiquent qu'à peu près 90 % de la masse des galaxies n'est pas visible. Il est seulement possible de la détecter par ses effets gravitationnels.
En suite nous avons la matière noire froide, qui est une théorie plus adaptée et conforme à la théorie contemporaine d'inflation de l'Univers avec le Big Bang, (qui a été récemment "prouvée" avec la rencontre avec des "ondes primordiales"), qui elle serait plutôt des particules très petites mais avec une masse incroyable, ainsi elle ne respecterait pas le modèle "vide", souple et lacunaire de la matière baryonique, on aurait donc un autre type de matière, constitué d'autres choses que des quarks, protons, neutrons, électrons...
Des candidats primordiaux pour la matière noire froide sont les WIMP ou Weakly Interactive Massive Particles ("mauviettes en Francais") qui sont les candidats les plus conformes aux théories des scientifiques, mais on a aussi les AXIONS.
En suite on se retrouve amenés à réfléchir sur la nature de l'"énergie sombre" qui pourrait être confondue avec la matière noire (car masse = énergie), mais en fait elles n'ont rien à voir et ont des effets opposés.B. L'ÉNERGIE SOMBRE
Albert Einstein n’était pas totalement satisfaite de la relativité restreinte car elle ne traitait pas de l’accélération et ne pouvait pas s’accommoder avec la loi de la gravitation universelle telle qu’Isaac Newton l’avait posée. Alors il aboutit a une nouvelle vision de la gravitation qui devait remplacer celle de Newton : la relative générale. La grande différence de cette théorie par rapport à celle de Newton c’est la disparition du concept de force de gravitation.
Pour Einstein, le mouvement d’un corps est déterminé par la configuration de l’espace-temps. Par exemple, d’après Newton la Terre tourne autour du Soleil car celui-ci exerce une force gravitationnelle sur notre planète. Pour Einstein, c’est une perturbation de l’espace-temps introduite par la masse du Soleil qui est à l’origine du mouvement de la Terre. La relativité générale abandonne la notion de force et la remplace par le concept de courbure de l’espace-temps. Les corps célestes adoptent des trajectoires aussi droites que possibles, mais ils doivent se soumettre à la configuration de l’espace-temps. Loin de toute distribution de matière, la courbure de l’espace-temps est nulle et toutes les trajectoires sont des lignes droites. Près d’un corps massif comme le Soleil, l’espace-temps est déformé et les corps se déplacent sur des lignes courbes. Pour être complète, la théorie de la relativité générale doit également donner un moyen de calculer la courbure de l’espace-temps créée par une distribution de masse. Elle le fait par l’intermédiaire d’un système très complexe de formules mathématiques, les équations d’Einstein, qui relient courbure de l’espace-temps et distribution de masse. Ce système est si complexe qu’il n’a été résolu que dans quelques cas de figure très simples, par exemple autour d’une étoile isolée. Alors, une fois que la Constante Cosmologique fut qualifiée d'idiotie par Einstein lui-même, en 1980, les scientifiques reprirent de l'intérêt à cette constante car ils se sont rendus compte qu'elle décrivait exactement les phénomènes gravitationnels qu'ils avaient observés avec la Loi Hubble qui avait démontré l'expansion accrue de l'Univers. Ils ont donc formulé bien d'hypothèses, mais les avis son très partagés entre l'énergie "négative" ou inverse de l'énergie attractive normale (électrons... etc) et l'énergie quintessence ou "du vide", que le "vide" en soit aurait une charge négative répulsive.
C. LEURS DIFFÉRENTES EFFETS
Il faut conclure que, la matière noire est une particule non-baryonique qui est fortement massique, et qui permettrait d'expliquer la vitesse de rotation des galaxies et leur stabilité grâce a son effet d'attraction gravitationnelle par le biais de la courbature de l'espace-temps. Néanmoins, l'énergie sombre fait l'effet opposé, en séparant les galaxies les unes des autres à cause de son effet répulsif du a sa charge (on espère que) négative. Il ne faut donc pas confondre ces deux termes.'
