Selon la théorie de la relativité générale, une galaxie doit avoir une certaine masse pour être maintenue par la gravité. Cependant, les scientifiques ne voient pas suffisamment de masse visible dans de nombreuses galaxies de l’univers, et pourtant la gravité maintient ces galaxies intactes. Comment est-ce possible ?
C’est là qu’intervient le concept de matière noire. Les scientifiques pensent que les galaxies possèdent une masse invisible sous forme de matière qui n’interagit pas avec la lumière. La gravité qui retient ces galaxies existe à cause de cette masse invisible.
Pendant des décennies, cette explication a soutenu l’existence de l’hypothétique matière noire. Cependant, une nouvelle étude affirme que la gravité peut exister même sans masse, éliminant ainsi potentiellement le besoin de matière noire.
Cette théorie unique « est à son tour motivée par ma frustration face au statu quo, à savoir la notion de l’existence de la matière noire malgré l’absence de toute preuve directe depuis un siècle entier », Richard Lieu, auteur de l’étude et professeur distingué de physique et d’astronomie à l’Université de New York. l’Université d’Alabama à Huntsville (UAH), dit.
Les défauts topologiques peuvent également donner lieu à la gravité
Selon Lieu, la gravité nécessaire pour maintenir certaines galaxies ou amas ensemble pourrait provenir de « défauts topologiques en forme de coquille ».
Les défauts topologiques sont des structures compactes uniques dans l’espace qui ont une densité de matière élevée.
De tels défauts sont probablement les premiers s’est produit au début de l’univers pendant la transition de phase – un événement au cours duquel la matière dans tout l’univers subit un changement physique majeur.
Ces défauts peuvent apparaître sous la forme de longues formations linéaires appelées cordes cosmiques, ou sous la forme de formes plates ressemblant à des coquilles.
« Les coques de mon article sont constituées d’une fine couche interne de masse positive et d’une fine couche externe de masse négative ; la masse totale des deux couches – c’est tout ce que l’on peut mesurer en termes de masse – est exactement nulle, mais lorsqu’une étoile repose sur cette coquille, elle subit une force gravitationnelle importante la tirant vers le centre de la coquille », a expliqué Lieu.
C’est un peu similaire à la façon dont les photons, qui eux-mêmes n’ont pas de masse, subissent néanmoins la gravité en raison de la présence de grandes entités astronomiques. En effet, lorsque la gravité déforme l’espace et le temps, elle interagit avec tout ce qui se trouve dans la courbure, qu’elle ait une masse ou non.
L’illusion de la matière noire
Lorsque la lumière traverse un objet astronomique massif, au lieu d’aller droit, elle se courbe en se déplaçant le long de la courbure de l’espace-temps. Ce phénomène est appelé courbure gravitationnelle et sert également de preuve indirecte de l’existence de la masse et de l’influence de la gravité sur un objet telle que décrite par la relativité générale.
À ce jour, chaque fois qu’une courbure gravitationnelle est observée dans le cas d’une galaxie ou d’un amas galactique, mais qu’il n’y a pas de masse visible, les scientifiques supposent simplement que c’est la matière noire invisible qui a provoqué la courbure.
Cependant, selon Lieu, ce qui se passe, c’est que les galaxies et les amas dont la masse n’est pas visible comportent une série de défauts topologiques en forme de coquille. Lorsque la lumière traverse chaque coque, elle est légèrement attirée vers le centre de ces structures.
Lorsque la lumière traverse plusieurs coquilles, l’effet combiné provoque une courbure notable, qui ressemble à l’effet d’une grande quantité de matière noire, tout comme la façon dont la vitesse des étoiles en orbite semble être affectée par la matière noire.
Cependant, selon l’étude actuelle, il n’y a pas de matière noire et la courbure gravitationnelle est entièrement le résultat de défauts topologiques.
“On ne sait pas actuellement quelle forme précise de transition de phase dans l’univers pourrait donner lieu à des défauts topologiques de ce type”, a déclaré Lieu.
En outre, la théorie actuelle « n’est pas suffisante en soi pour discréditer l’hypothèse de la matière noire – cela pourrait au mieux être un exercice mathématique intéressant, mais c’est la première preuve que la gravité peut exister sans masse », a-t-il ajouté.
Le étude est publié dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
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