Différence entre matière noire et énergie noire

Différence principale - matière noire et énergie noire

Comprendre la matière noire et l’énergie noire est l’un des mystères de la science. L'existence à la fois de matière noire et d'énergie noire s'appuie sur un certain nombre d'observations différentes. Cependant, on ne sait toujours pas comment la matière noire et l’énergie noire sont générées, ni de quoi elles sont composées. le différence principale entre la matière noire et l'énergie noire est que la matière noire interagit par gravité et tente de rassembler la matière, tandis que l'énergie sombre accélère l'expansion de l'univers, écartant ainsi la matière.

Quelle est la matière noire

Au début des années 1930, Fritz Zwicky, un astronome suisse, étudiait le mouvement des galaxies dans des amas de galaxies. Il pouvait calculer la masse d'une galaxie en utilisant deux méthodes. Premièrement, en regardant le mouvement des galaxies, il pourrait déduire les forces de gravitation entre les galaxies et déterminer la quantité de masse qui devrait être présente. Deuxièmement, il pourrait mesurer la luminosité des galaxies et en déduire combien de matière devrait être présente. Ses résultats montrent une différence: lorsqu'il utilisait le mouvement pour calculer la masse, il obtenait une valeur beaucoup plus grande que lorsqu'il utilisait la lumière pour mesurer la masse. Pour expliquer cela, Zwicky pensait qu'il devait y avoir un autre invisible Matière «sombre» que la lumière ne pouvait expliquer.

Au cours des quatre décennies suivantes, peu de recherches sérieuses ont été menées concernant ce mystère. Dans les années 1970, Vera Rubin, qui étudiait la rapidité avec laquelle les étoiles se déplaçaient au centre d'une galaxie, a remarqué que les étoiles plus éloignées du centre se déplaçaient à des vitesses plus rapides qu'elles n'auraient dû l'être. Elle a également conclu qu'il devait exister dans une galaxie une matière invisible pouvant expliquer ce comportement. L'image ci-dessous résume ses conclusions:

UNE courbe de rotation de galaxie - le graphique montre la vitesse à laquelle les étoiles se déplacent dans une galaxie, en fonction de la distance qui le sépare du centre de la galaxie. La ligne en trait continu représente le résultat observé, tandis que la ligne en pointillé indique le résultat attendu lorsque seule la masse visible (matière ordinaire) est considérée..

Un autre argument convaincant pour l'existence de la matière noire provient de lentille gravitationnelle. Selon la théorie de la relativité, lorsque la lumière passe devant des objets volumineux, son trajet devient incurvé. En conséquence, les galaxies lointaines peuvent apparaître déformées.

La lentille gravitationnelle déforme les images de galaxies lointaines

le Bullet Cluster consiste en deux galaxies qui se croisent après s’être heurtées. Une image du groupe de puces est présentée ci-dessous. Nous pouvons déterminer où se trouve la matière ordinaire dans cette galaxie en regardant les rayons X émis par les gaz. Les régions roses sur l'image montrent où se concentre la matière ordinaire. Cependant, en étudiant les effets de lentille gravitationnels produits par le groupe Bullet, il s’est avéré que la majeure partie de la masse se concentrait dans les régions indiquées en bleu..

Le groupe Bullet: Les régions en rose indiquent où la matière ordinaire (visible) est la plus concentrée. Les régions bleues indiquent où la plus grande masse devrait être présente à partir des mesures de lentilles gravitationnelles..

Ceci est une indication forte que la matière noire existe. Lors de la collision des galaxies, les particules de matière noire devraient pouvoir se chevaucher assez rapidement car elles n'interagissent fortement que par gravité. La matière ordinaire interagit beaucoup plus les uns avec les autres (avec des forces électromagnétiques par exemple). Par conséquent, il faut beaucoup plus de temps pour que la matière ordinaire se croise. Ceci explique pourquoi les zones roses sont présentes vers le centre du cluster.

Qu'est-ce que l'énergie noire?

La lumière des étoiles qui s’éloignent de nous devient redshifted. c’est-à-dire que lorsque nous regardons la lumière, elle apparaît plus rouge qu’elle ne devrait être. À la fin des années 1920, Edwin Hubble s'est rendu compte que les étoiles de plus en plus éloignées présentaient toujours des décalages vers le rouge, montrant que l'univers était en expansion. À la fin des années 1990, les mesures de distances et de vitesses d'étoiles encore plus lointaines à l'aide de supernovae de type Ia ont révélé que l'univers était en train de prendre de l'expansion. taux accéléré. Ce type d'accélération ne peut pas provenir de matière ordinaire ou de matière noire, car ils interagissent via la gravité et devrait en fait fonctionner. contre l'expansion de l'univers. Par conséquent, on pense que l'énergie noire est responsable de l'accélération de l'expansion.

Une autre preuve de l’énergie noire provient des petites fluctuations présentes dans le fond cosmique à micro-ondes (CMB) radiation. Ces fluctuations montrent que l’univers est proche d’être «plat». La densité d'énergie de masse de la matière ordinaire dans l'univers est loin d'être suffisante pour la rendre plate. Même si nous incluons de la matière noire, la densité reste insuffisante. Cela peut être réconcilié si nous prenons le reste de l'énergie de masse comme provenant de l'énergie noire. Les mesures actuelles de la composition de l'énergie de masse dans l'univers sont les suivantes:

Le contenu en énergie de masse de l'univers, compilé à partir des données WMAP (NASA)

Il convient de mentionner que la présence de matière noire et d’énergie noire n’est pas acceptée par certains scientifiques. Au lieu de cela, ils soutiennent des théories alternatives pour décrire les effets que nous attribuons à la matière noire et à l'énergie noire. Ces théories ajoutent souvent des modifications à la théorie de la relativité afin de permettre des explications. Cependant, la prise en charge de telles explications alternatives diminue.

Différence entre matière noire et énergie noire

Effet sur la matière

Matière noire peut interagir via la gravité pour contribuer à rapprocher la matière.

Énergie noire provoque l'expansion de l'univers à un rythme accéléré, ce qui provoque la séparation de la matière.

Présence

Matière noire n'est pas pensé pour être distribué uniformément.

Énergie noire est pensé pour être distribué uniformément dans tout l'univers.

Courtoisie d'image

«Vélocités étoiles attendues (A) et observées (B) en fonction de la distance au centre galactique. Créé en remplacement de File: newtonianfig2.pngat Wikipédia en anglais. ”Par PhilHibbs (travail personnel dans Inkscape 0.42) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

“Qu'est-ce qui est grand et bleu et qui peut envelopper toute une galaxie? Un mirage de lentille gravitationnel… »par Lensshoe_hubble.jpg: ESA / Hubble & NASA (Lensshoe_hubble.jpg) [Domaine Public], via Wikimedia Commons

“Image composite montrant le groupe de galaxies 1E 0657-56, mieux connu sous le nom de groupe de balles…” par NASA / CXC / M. Weiss (Observatoire des rayons X Chandra: 1E 0657-56) [Domaine public], via Wikimedia Commons

«Aujourd'hui» par l'équipe scientifique NASA / WMAP (sponsor: Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace) [Non protégé par le droit d'auteur], par l'intermédiaire de la NASA Aeronautics and Space Administration