Nouvelles de la physique (01/09)
1er janvier 2009 | par Jean Zin
L’énergie noire contrôle la croissance des amas de galaxies
Zoom sur le trou noir de notre galaxie
Localisation d’Anderson en 3D
Les tremblements de terre réveillent les volcans
cosmologie, astronomie, physique quantique
- L'énergie noire contrôle la croissance des amas de galaxies
L'histoire de l'Univers, une lutte entre la matière noire et l'énergie noire pour le contrôle des amas de galaxies.
Il s'agit bien sûr de la constante cosmologique. Des observations menées à l'aide du satellite Chandra montre qu'elle n'accélère pas seulement l'Univers mais contrôle aussi la croissance des amas de galaxies.
Imaginons, dans un modèle de cosmologie relativiste, une substance extraordinaire dont la densité reste constante dans l'espace même lorsque celui-ci s'étire, que se passerait-il alors ?
Il arrivera nécessairement un moment où la quantité de cette substance dominera celle de la matière et l'on peut même montrer qu'elle sera capable d'entraîner une accélération de l'expansion du cosmos. Cette substance magique existe, les astronomes l'ont observée à l'aide des supernovae en 1998 et on lui a depuis donné le nom d'énergie noire...
Sa nature exacte est toujours mystérieuse mais son interprétation la plus simple est celle d'une énergie du vide quantique.
C'est au niveau des amas de galaxies que la meilleure preuve et la plus précise à ce jour de l'existence de l'énergie noire vient d'être obtenue.
L'énergie noire découlerait alors des simples fluctuations quantiques des champs de matière et d'interactions que l'on observe dans le cas de l'effet Casimir.
On sait que c'est la matière noire qui a servi de germe à la formation des galaxies et des grandes structures que sont les amas de galaxies. Or, même si l'expansion de l'Univers ne commence vraiment qu'au-delà des amas (l'attraction gravitationnelle de la matière noire étant trop forte pour que l'expansion de l'espace se produise), le taux de croissance de la taille des amas par rassemblement des galaxies doit, lui, être le produit d'un compromis entre la force de gravitation de la matière noire des amas et le taux d'expansion de l'Univers.
- Zoom sur le trou noir de notre galaxie
Image du centre de la Voie lactée dans l'infrarouge proche (bande K) à la limite de diffraction (60 milli-arcsecondes) d'un champ de 18 x 15 secondes d'arc autour du centre de notre Galaxie (flèches), obtenue avec l'instrument d'optique adaptative NAOS/Conica sur le 4ème télescope UT4 (Yepun) du VLT le 3 mai 2002. Les positions radio de 7 étoiles à émissions maser SiO ont servi à aligner les images radio et infrarouges à 10 milli-arcsecondes près. Crédit : OBSPM
Cette masse est désormais connue avec précision et représente 4,31 millions de masses solaires. Les raffinements dans les mesures, en particulier à l'aide de radiotélescopes ont montré que cette masse est contenue dans un volume dont le diamètre est inférieur à la distance de Mercure au Soleil. Seul un trou noir supermassif présent au centre de la Voie lactée peut expliquer ces observations.
Comme sous-produit de ces études, les astronomes peuvent maintenant localiser le centre de la Voie lactée avec plus de précision. Il est situé à 8,33 ± 0,35 kpc (kiloparsecs), soit environ 27.000 années-lumière. En outre, on sait aussi que la masse totale mesurée dans la région occupée par Sagittarius A* est bien celle du trou noir, à 95%. Cette observation pose des bornes pour la présence de la matière noire, dont on pense qu'elle doit être plus abondante dans le noyau d'une galaxie que dans le disque, ou le halo pour une spirale.
- Localisation d'Anderson en 3D
A très basses températures, les électrons se comportent plus comme des ondes que comme des particules. Dans un matériau désordonné, comme un métal contenant des impuretés, ces ondes interfèrent entre elles de manière destructive. En somme, elles s'annulent les unes les autres, ce qui se traduit par le blocage - la localisation - des électrons dans le matériau, empêchant ainsi le courant de circuler.
On découvre dans les années 1980 que la localisation d'Anderson pourrait ne pas se limiter aux électrons mais s'appliquer aussi aux ondes "classiques", comme la lumière ou les ondes acoustiques, un peu plus faciles à manipuler.
C'est pourquoi les chercheurs du LPMMC et de l'université de Manitoba ont préféré employer des ondes acoustiques à température ambiante. Il leur aura tout de même fallu trois ans pour préparer l'expérience. Elle a consisté à envoyer des ultrasons dans un milieu désordonné formé de petites billes d'aluminium. En analysant les ondes transmises à la sortie du dispositif, ils ont pu observer, sans qu'aucun doute ne soit permis, plusieurs manifestations de la localisation d'Anderson. Point fort de cette réussite, qui vient s'ajouter à la récente démonstration réalisée à l'aide d'atomes froids par le groupe d'Alain Aspect.
- Les tremblements de terre réveillent les volcans
Une analyse minutieuse des deux plus grands tremblements de terre du siècle passé en Indonésie indique une relation avec des éruptions volcaniques survenues après les événements, quelquefois à plusieurs centaines de kilomètres des épicentres. De quoi avancer la possibilité de prochaines éruptions volcaniques.
Dans la revue Earth and Planetary Science Letters, l'équipe montre que la fréquence des éruptions des 15 volcans situés dans un rayon de mille kilomètres des épicentres durant l'année qui a suivi ces deux secousses a quadruplé.
Sur la base de cette constatation, David Pyle suggère que les scientifiques tentent de dépister les prémices d'événements volcaniques en Indonésie consécutifs au grand tremblement de terre de 2004 et des deux secousses de 2007. Quatre éruptions se sont déjà produites parmi les 36 volcans actifs de l'île de Sumatra, suggérant un lien de cause à effet.
L'équipe de scientifiques a déterminé que plusieurs séries de séismes importants se sont succédé à cet endroit avec une fréquence de 200 années, au XIVe siècle, à la fin du XVIe siècle et 1797 à 1833. Il serait logiquement possible que le grand tremblement de terre de septembre 2005 soit également le premier d'une prochaine série à venir.
