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Les galaxies naines d'Andromède défient la matière noire
Les curieuses propriétés des galaxies naines d'Andromède se comprennent mieux avec la
théorie Mond qu'en utilisant le modèle de la matière noire froide, affirment le physicien
Mordehai Milgrom et l'astronome Stacy McGaugh. Plusieurs prédictions de Mond en
effet semblent couronnées de succès et n'ont pas pour le moment d'interprétation dans le
cadre de la cosmologie standard.
Le 09/09/2013 à 14:29 - Par Laurent Sacco, Futura-Sciences
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Une vue inhabituelle de la galaxie d'Andromède. M31 est ici prise en photo par Galaxy
Evolution Explorer, un observatoire astronomique spatial destiné à l'observation de
galaxies dans l'ultraviolet. Ses galaxies satellites défient pour le moment les prédictions du
modèle de matière noire froide. Il semble que Mond, c'est-à-dire des modifications des lois
de Newton, soit un cadre plus pertinent pour comprendre ces galaxies. © Nasa
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La découverte d'un disque de galaxies naines autour d’Andromède a permis aux partisans de
la théorie Mond de marquer un point de plus dans le match qui les oppose aux défenseurs
de la matière noire, même si la publication des résultats de Planck consolide fortement le
modèle standard avec de la matière noire froide. Une partie de la communauté scientifique
s’attendait à la découvrir rapidement au LHC mais, pour le moment, cet espoir a été déçu.
Quant aux résultats venus du Hubble des rayons cosmiques, AMS 02, ils ne sont pour le
moment guère concluants pour ce qui concerne la matière noire.
Rappelons que selon Mond, lorsque l’intensité de la gravitation est environ 1011 fois plus
faible que celle que nous subissons sur Terre, la loi de la gravitation de Newton doit être
modifiée. Elle ne décroît plus selon l’inverse du carré de la distance au corps attracteur. De
cette façon, tout se passe au niveau des galaxies comme s'il existait une quantité de matière
supplémentaire mais n’émettant aucun rayonnement, la fameuse matière noire.
L’astronome américain Stacy McGaugh a travaillé sur les galaxies à faible brillance de
surface, la formation et l'évolution des galaxies. On le connaît aussi pour ses travaux sur la
matière noire, la théorie Mond et le rayonnement fossile. © Case Western Reserve
University
Des galaxies à faible brillance de surface
Or, tout récemment, le physicien à l’origine de la théorie Mond, l'Israélien Mordehai
Milgrom, vient de publier sur arxiv avec l’astronome Stacy McGaugh un article qui conforte
la pertinence de Mond pour comprendre les galaxies naines autour d’Andromède.
Les galaxies naines autour d’Andromède ne sont pas comme elle des galaxies spirales. Leur
forme est quasiment sphérique et leur matière principalement constituée d’hydrogène
neutre et non d’étoiles. On n’en compte que quelques centaines de milliers pour chacune de
ces galaxies. Elles font d’ailleurs partie de ce qu’on appelle des galaxies à faible brillance de
surface (ou abréviation LSB, pour Low Surface Brightness galaxies), c'est-à-dire parmi les plus
petites connues. Ce sont des galaxies diffuses avec une brillance de surface qui, vue depuis la
Terre, est inférieure de moins d'une magnitude à celle du ciel nocturne ambiant.

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Le physicien israélien Mordehai Milgrom a proposé au début des années 1980 un nouveau
cadre pour la théorie de la gravitation. Il s'agissait d'expliquer les anomalies des
mouvements des étoiles dans les galaxies sans postuler de nouvelles particules, donc en
dehors du modèle de la matière noire froide. © Weizmann Institute of Science
Mond et les galaxies naines d'Andromède
Dans l’article publié sur arxiv, les deux chercheurs rappellent qu’ils ont été capables de
prédire parfaitement grâce à Mond la dispersion des vitesses des étoiles dans les premières
galaxies naines d’Andromède observées. Ils confirment maintenant que les prédictions de
Mond sont couronnées de succès pour les autres galaxies naines découvertes autour
d’Andromède. On peut se faire une idée de cette dispersion des vitesses en considérant une
courbe en forme de cloche centrée sur la valeur absolue de la vitesse moyenne des étoiles
dans l’une des galaxies naines. Plus la base de la courbe en cloche est large plus la dispersion
des valeurs des vitesses est grande.
Mordehai et Milgrom annoncent aussi que leurs calculs dans le cadre de Mond prédisent
que les champs de gravité des naines sont différents selon qu’elles sont près ou loin
d’Andromède. Dans le cas des plus proches, ces champs sont dominés par la galaxie alors
que les plus lointaines subissent surtout les champs propres aux étoiles des galaxies naines.
Or, selon eux, le modèle de la matière noire froide ne conduit pas à une telle prédiction.
Selon McGaugh, « l'influence de la galaxie d’Andromède peut fournir un test pour départager
la théorie de la matière noire et Mond. La matière noire fournit un cocon pour les naines,
protégeant les étoiles de l'influence des forces de marées d’Andromède. Avec Mond,
l'influence de cette grande galaxie est plus prononcée ».
Les observations semblent être en accord avec cette prédiction mais les chercheurs restent
prudents. McGaugh précise cependant que : « la plupart des scientifiques sont plus à l'aise
avec le modèle de la matière noire. Mais nous devons comprendre pourquoi Mond réussit
avec ces prédictions. Nous ne savons même pas comment les obtenir avec de la matière noire
».