mercredi 4 novembre 2020

SCIENCES.ENERGIES.ENVIRONNEMENT/LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/WEEK 44 /P2

 

Dear Olivier Hartmanshenn,

 

“Here is your customized Science X Newsletter for week 44”

 

Puisque  PHYS ORH/SCIENCE X  m a adressé sa sélection hebdomadaire  faisons semblant  d’interrompre un moment  nos discussions sur la matière noire  pour  choisir les traductions  à vous proposer ( et  sui d y rapportent !)!

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J’ai  retenu  deux sujets d’astronomie

1 : Solved: the mystery of how dark matter in galaxies is distributed

By Instituto de Astrofísica de Canarias

2 : How many habitable planets are out there?

by SETI Institute

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1 :Résolu: le mystère de la répartition de la matière noire dans les galaxies

par Instituto de Astrofísica de Canarias

 

PHOTO /Matières noires dans deux galaxies simulée sur un ordinateur. La seule différence entre elles  est la nature de la matière noire. Sans collisions supposées à gauche et avec collisions à droite. Ce travail suggère que la matière noire dans les vraies galaxies ressemble plus à l'image de droite, moins grumeleuse et plus diffuse que celle de gauche. Le cercle marque la limite de la galaxie. Crédit: Image tirée de l'article Brinckmann et al. 2018, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, 474, 746.

 


La force gravitationnelle dans l'Univers dans  laquelle elle a évolué d'un état presque uniforme après  le  Big Bang jusqu'à maintenant, alors que  la matière s’est concentrée  en galaxies,  étoiles et  planètes, est  essentiellement fournie par ce qu'on appelle la «matière noire». Mais en dépit de   ce rôle essentiel que joue ce matériau supplémentaire, nous ne savons presque rien de sa nature, de son comportement et de sa composition…… Ce qui reste  l'un des problèmes fondamentaux de la physique actuelle . Dans un article récent de Astronomy & Astrophysics Letters, des scientifiques de l'Instituto de Astrofísica de Canarias ( IAC) / Université de La Laguna (ULL) et de l'Université nationale du nord-ouest de la province de Buenos Aires (Junín, Argentine) ont montré que  c’est la matière noire des galaxies qui  suivrait  une distribution d'`` entropie maximale '', qui éclairerait  sur sa nature.

 

 

La matière noire représente 85% de la matière de l'Univers, mais son existence n'apparaît qu'à des échelles astronomiques. C'est-à-dire qu'en raison de sa faible interaction, l'effet  de sa présence net ne peut être remarqué que lorsqu'il apparait énormément……. Comme  la matière noire  ne se refroidit que difficilement, les structures spécifiques  qu'’elle forme sont généralement beaucoup plus étendues  que les planètes et les étoiles. Comme la présence de matière noire n'apparaît qu'à grande échelle, la découverte de sa nature doit probablement être faite par des études astrophysiques.

Dire que la distribution de la matière noire est

organisée en fonction de l'entropie maximale (ce qui

équivaut au «désordre maximal» ou à «l'équilibre thermodynamique») signifie qu'elle se trouve dans son état le plus probable. Pour atteindre ce «désordre maximal», la matière noire  devrait avoir donc été entreée en collision avec elle-même, tout comme le font les molécules de gaz, afin d'atteindre l'équilibre dans lequel sa densité, sa pression et sa température sont liées. Cependant, nous ne savons pas comment la matière noire a atteint ce type d'équilibre.

 

"Contrairement aux molécules dans l'air, par exemple, c’est  parce que l'action gravitationnelle est plus  faible que   les particules de matière noire ne devraient guère entrer en collision les unes avec les autres….. de sorte que le mécanisme par lequel elles atteignent l'équilibre reste un mystère", déclare Jorge Sánchez Almeida, chercheur à l'IAC qui est le premier auteur de l'article. "Cependant, si  elle se heurte , cela lui  donnerait une nature très particulière, ce qui résoudrait en partie le mystère de son origine", ajoute-t-il.

 

Cet état d’entropie maximale de la matière noire a été détectée dans les galaxies naines, qui ont un rapport matière noire / matière totale plus élevé que les galaxies plus massives, il est donc plus facile d'en voir l'effet. Cependant, les chercheurs s'attendent à ce que ce soit un comportement général dans tous les types de galaxies.

 

L'étude implique que la distribution de la matière en équilibre thermodynamique a une densité centrale beaucoup plus faible que  celle que les astronomes ont supposée pour de nombreuses  autres applications pr, comme dans l'interprétation correcte des lentilles gravitationnelles, ou lors de la conception d'expériences pour détecter la matière noire par son auto-annihilation.

Sa densité centrale est fondamentale pour l'interprétation correcte de la courbure de la lumière par les lentilles gravitationnelles: si elle est moins dense, l'effet de la lentille est moindre. Mais pour utiliser une lentille gravitationnelle pour mesurer la masse d'une galaxie, il faut un modèle, si ce modèle est changé, la mesure change.

 

La densité centrale est également très importante pour les expériences qui tentent de détecter la matière noire en utilisant son auto-annihilation. Deux particules de matière noire pourraient interagir et disparaître dans un processus hautement improbable, mais qui serait caractéristique de leur nature. Pour que deux particules interagissent ainsi, elles doivent entrer en collision. La probabilité de cette collision dépend de la densité de la matière noire; plus la concentration de matière noire est élevée, plus la probabilité que les particules entrent en collision est élevée.

 

"Pour cette raison, si la densité change ainsi le taux de production attendu des auto-annihilations, et étant donné que les expériences sont conçues sur la prédiction d'un taux donné, si ce taux était très faible, l'expérience est peu susceptible de donner un résultat positif », déclare Sánchez Almeida.

 

Enfin, cet équilibre thermodynamique de la matière noire pourrait également expliquer le profil de luminosité des galaxies. Cette luminosité décroît avec l'éloignement du centre d'une galaxie d'une manière spécifique, dont l'origine physique est inconnue, mais pour laquelle les chercheurs travaillent à montrer qu'elle est le résultat d'un équilibre à entropie maximale.

 

Simulation contre observation

 

La densité de la matière noire au centre des galaxies est un mystère depuis des décennies. Il existe un fort décalage entre les prédictions des simulations (une densité élevée) et ce qui est observé (une valeur faible). Les astronomes ont mis en avant de nombreux types de mécanismes pour résoudre ce désaccord majeur.

 

Dans cet article, les chercheurs ont montré, en utilisant des principes physiques de base, que les observations peuvent être reproduites en supposant que la matière noire est en équilibre, c'est-à-dire qu'elle a une entropie maximale. Les conséquences de ce résultat pourraient être très importantes car elles indiquent que la matière noire a échangé  son énergie avec elle-même et / ou avec la matière «normale» (baryonique) restante. "Le fait que l'équilibre ait été atteint en si peu de temps, par rapport à l'âge de l'Univers, pourrait être le résultat en plus de la gravité d'un type d'interaction entre la matière noire et la matière normale ", suggère Ignacio Trujillo, chercheur à l'IAC et co-auteur de cet article. "La nature exacte de ce mécanisme doit être explorée, mais les conséquences pourraient être fascinantes pour comprendre exactement ce qu'est cette composante qui domine  dans la quantité totale de matière dans l'Univers."

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Explore further

 

Physicists explain mysterious dark matter deficiency in galaxy pair

More information: Jorge Sánchez Almeida et al, The principle of maximum entropy explains the cores observed in the mass distribution of dwarf galaxies, Astronomy & Astrophysics (2020). DOI: 10.1051/0004-6361/202039190

Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

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Mes commentaires :l

L’idée d’utiliser  le concept  thermodynamique d’entropie maximale   est intéressante   dans la mesure  ou la preuve de l’existence  de la matière noire  est le   SEUL constat de la masse manquante nécessaire  pour expliquer  les vitesses externes des bords de galaxies   ou les lentilles gravitationnelles ….. Laissons donc de côté les purs mathématiciens    qui nient sa présence et  se re -fabriquent  des équations de gravitations modifiée  type  MOND/MOG……..Mais il peut paraitre alors  paradoxal    qu’une masse (noire)  diluée , électriquement neutre  et  insensible aux 3 types d’interactions  connues   ( donc quasi invisible)   puise  échanger de l’énergie  avec  sa « sœur »    la plus voisine   autrement que par une collision aléatoire   ….Mais sans conséquences visibles …..Toutefois ce choc peut  rester  isentropique   s il n y a ni brisure de l’une ou l’autre des masses    ,   et si  la variation d’ énergie cinétique   globale   reste nulle …..Il s’ensuit qu’ un taux de collisions très faible de ce » nuage »  de  ces «  matières noires »    ne peut se traduire  que par  augmentation de sa dilution spatiale  , donc sa  diminution  de densité  globale  , jusqu’ l’atteinte lente  d’un  désordre local   métastable  …..

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