Trop de galaxies de disques que la théorie ne le permet
Trop de galaxies de disques que la théorie ne le permet. Le modèle standard de cosmologie défini comment l’univers est né selon la perspective de la plupart des physiciens. Des chercheurs de l’Université de Bonn ont actuellement étudié l’évolution des galaxies au sein de ce modèle, trouvant des incohérences considérables avec les observations réelles. L’Université de St. Andrews en Écosse et l’Université Charles en République tchèque ont également participé à l’étude de recherche. La revue Astrophysical a publié les résultats.
La majorité des galaxies visibles depuis la Terre ressemblent à un disque plat avec un centre épaissi. Ils s’apparentent donc à l’équipement sportif d’un lanceur de disque. Cependant, selon le modèle standard de cosmologie, de tels disques devraient plutôt se former rarement. En effet, chaque galaxie se borde d’un halo de matière noire dans le modèle.
Ce halo est invisible, mais exerce une forte attraction gravitationnelle sur les galaxies proches en raison de sa masse. “C’est pourquoi nous continuons à voir des galaxies fusionner dans l’univers modèle”, explique le professeur Dr. Pavel Kroupa de l’Institut Helmholtz de physique des rayonnements et nucléaire de l’Université de Bonn.
Cette collision a deux issues. Le physicien décrit : « Tout d’abord, les galaxies infiltrent le processus, détruisant la forme du disque. Ensuite, cela diminue le moment cinétique de la toute nouvelle galaxie créée par la fusion. En termes simples, cela réduit considérablement sa vitesse de rotation.
Le mouvement de rotation garanti généralement que les forces centrifuges agissant tout au long de ce processus déclenchent la formation d’un nouveau disque. Mais, si le moment cinétique est trop petit, un nouveau disque ne se formera pas du tout.
Un grand écart entre prédiction et réalité
Dans la présente étude de recherche, le doctorant de Kroupa, Moritz Haslbauer, a dirigé une équipe internationale d’étude de recherche pour inspecter l’évolution de l’univers en utilisant les dernières simulations de supercalculateurs. Les calculs s’établissent sur le modèle standard de cosmologie ; ils révèlent quelles galaxies auraient dû se former aujourd’hui si cette théorie était correcte.Les scientifiques ont ensuite comparé leurs résultats avec ce qui est actuellement très probablement les données d’observation les plus précises de l’univers réel visible depuis la Terre.
« Ici, nous nous sommes heurtés à un écart considérable entre la prédiction et la réalité », affirme Haslbauer : « Il existe apparemment des galaxies à disque sensiblement extra plat qui peuvent être décrites par la théorie. La résolution des simulations est limitée même sur les supercalculateurs actuels. C’est peut-être pour cette raison que le nombre de galaxies à disque qui se formeraient dans le modèle standard de cosmologie a été ignoré. “Cependant, même, si nous considérons cet effet, il reste une distinction sévère entre la théorie et l’observation qui peut se corriger”, mentionne Haslbauer.
La matière noire
La situation est différente pour un substitut au modèle standard, qui se passe de matière noire. Selon la prétendue théorie MOND (l’acronyme signifie “MilgrOmiaN Dynamics”), les galaxies ne s’étendent pas en fusionnant les unes avec les autres. Au contraire, ils se développent à partir de nuages de gaz en rotation qui deviennent de plus en plus condensés.
Dans un univers MOND, les galaxies se dilatent également en consommant le gaz de leur environnement. Les fusions de galaxies adultes sont rares dans MOND. “Notre équipe de recherche à Bonn et à Prague a clairement développé les méthodes pour réaliser des calculs dans cette théorie alternative”, affirme Kroupa, qui est également membre des unités de recherche transdisciplinaires “Modélisation” et “Matière” à l’Université de Bonn. “Les prédictions de MOND sont cohérentes avec ce que nous voyons vraiment.”
Trop de galaxies de disques que la théorie ne le permet: Défi pour le modèle standard
Cependant, les mécanismes spécifiques de la croissance des galaxies sont bientôt complètement compris, même avec MOND. De plus, dans MOND, les lois de la gravité de Newton ne s’appliquent pas dans certaines conditions, mais nécessitent se modifie par les bonnes. Cela aurait certainement des répercussions considérables sur d’autres domaines de la physique. “Néanmoins, la théorie MOND aborde tous les problèmes cosmologiques extragalactiques reconnus, qu’elle ait se formuler à l’origine pour traiter uniquement les galaxies”, affirme le Dr Indranil Banik, qui a participé à cette recherche. “Notre étude de recherche montre que les jeunes physiciens d’aujourd’hui peuvent encore contribuer considérables à la physique fondamentale”, ajoute Kroupa.
Lire l’article original sur Science Daily.
Connexe “Nous savons finalement quand notre Voie lactée s’écrasera dans la galaxie d’Andromède“
Référence : Moritz Haslbauer, Indranil Banik, Pavel Kroupa, Nils Wittenburg, Behnam Javanmardi. La fraction élevée de galaxies à disque mince continue de défier la cosmologie ΛCDM. Le Journal astrophysique, 2022 ; 925 (2) : 183, DOI : 10.3847/1538-4357/ac46ac
