Matière noire froide
forme de matière noire De Wikipédia, l'encyclopédie libre
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En cosmologie, la matière noire froide (ou CDM, de l'anglais Cold dark matter) est une forme de matière hypothétique (une sorte de matière noire) dont les particules se déplacent lentement par rapport à la vitesse de la lumière (d'où le qualificatif de froide) qui interagit faiblement avec la matière ordinaire et le rayonnement électromagnétique (noire). On pense qu'environ 84,54 % de la matière qui compose l'univers est de la matière noire, la matière baryonique (qui compose les étoiles, les planètes et les êtres vivants) n'étant qu'une fraction du reste.
Depuis la fin des années 1990, la plupart des cosmologistes penche pour la théorie de la matière noire (plus spécifiquement le modèle ΛCDM) pour décrire l'évolution de l'univers d'un état initial homogène (comme le montre le rayonnement du fond diffus cosmologique) vers la distribution grumeleuse des galaxies et de leurs amas observée aujourd'hui, les structures à grande échelle de l'Univers.
Cette théorie a été publiée initialement en 1982 par trois groupes indépendants de cosmologistes : James Peebles à Princeton, James Richard Bond, Alex Szalay et Michael Turner, et enfin George Blumenthal, H. Pagels et Joël Primack. Un article de synthèse influent publié en 1984 par Blumenthal, Sandra Moore Faber, Primark et le scientifique britannique Martin Rees, a développé les détails de la théorie.
Les trous noirs primordiaux de masses intermédiaires (créés lors du Big bang et non par accrétion de matière) comprises entre 30 et 300 000 masses solaires dans les halos galactiques sont compatibles avec les observations des grandes étoiles binaires de même qu'avec les microlentilles et la stabilité des disques galactiques[1],[2].
Dans la théorie de la matière noire froide, la structure s'accroît hiérarchiquement, les petits objets commençant par s'effondrer et fusionnant en une hiérarchie continue pour former des objets de plus en plus massifs. Dans le paradigme de la matière noire chaude, populaire au début des années 1980, la structure ne se forme pas hiérarchiquement (en montant), mais se forme plutôt par fragmentation (en descendant), avec les plus grands superamas formant les premiers, en feuilles aplaties comme des crêpes, puis se fragmentant ensuite en morceaux plus petits comme notre galaxie, la Voie lactée. Les prédictions de la matière noire chaude sont en profond désaccord avec les observations des structures à grande échelle, alors que le paradigme de la matière noire froide s'accorde généralement avec ces observations.
Cependant, trois contradictions majeures sont apparues entre les prédictions du paradigme de la matière noire froide et les observations des galaxies et de leur amassage dans l'espace qui ont créé une crise potentielle pour l'ensemble du concept.
Tous ces problèmes se sont vu proposer un certain nombre de solutions. Cependant, on ignore toujours s'ils représentent une critique réelle pour le paradigme de la CDM ou une indication selon laquelle le modèle nécessite de plus amples développements[4].
La théorie CDM ne formule aucune prédiction sur la constitution exacte des particules de matière noire froide. Dans cette absence de clarté réside précisément une des grandes faiblesses de la théorie. Cependant, les candidatures se scindent selon trois catégories, chacune ayant été baptisée d'un nom humoristique, comme fréquemment en physique.
On pense également que la CDM peut être purement constituée de reliquats de l'inflation en gravitation, appelées « particules X »[7] telles que les holeum[8],[9].
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