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Lumière sur la matière sombre

Les premières étoiles pourraient faire la lumière sur la matière sombre

© AFP

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WASHINGTON (AFP) – Les toutes premières étoiles contiendraient des indices permettant de faire davantage la lumière sur la matière sombre dans l’univers qui reste mystérieuse, plus de 70 ans après sa découverte.

Se basant sur des simulations d’ordinateurs, des cosmologistes de l’université britannique Durham ont conclu que la matière sombre, dont ils distinguent deux catégories « froide » et « chaude », a été cruciale pour la formation des premières étoiles, selon des travaux parus dans la revue américaine Science datée du 14 septembre.

Peu après le Big Bang, il y a 13,7 milliards d’années, la matière formant alors l’univers était lisse comme la surface d’une mare avec quelques petites ondulations.

Ces ondulations se sont ensuite élargies, sous l’effet des forces gravitationnelles, agissant sur les particules contenues dans la matière sombre ce qui a permis au gaz de s’y engouffrer, un processus qui a donné naissance aux première étoiles environ cent millions d’années après le Big Bang, selon ces scientifiques.

Selon leurs travaux, un grand nombre d’étoiles de différentes tailles sont ainsi nées dans de vastes explosions simultanées comme de longs filaments devenant soudainement incandescents.

Liang Gao, un cosmologiste de l’université Durham, un des co-auteurs de cette étude, explique que « ces filaments devaient mesurer quelque 9.000 années lumière ce qui représente environ le quart de la longueur de la Voie Lactée », notre galaxie.

« La naissance explosive des étoiles les plus lumineuses a dù illuminer l’univers sombre d’une façon très spectaculaire », ajoute-t-il.

Ces étoiles nées à  l’aube de l’univers devraient encore exister dans la Voie Lactée et leur découverte permettrait probablement de révéler des mystères de la matière sombre, selon ces astro-physiciens.

En revanche, les premières étoiles formées à  partir de particules de matière sombre dite « froide » étaient plus denses et ne pouvaient pas de ce fait survivre aussi longtemps que leurs soeurs, d’une masse plus faible, formées de matière sombre dite « chaude », indique le modèle informatique.

Des astronomes américains avaient annoncé en mai avoir observé un anneau de matière sombre dans un amas galactique, qui selon eux constitue la preuve la plus tangible à  ce jour de la réalité de cette substance invisible qui formerait la plus grande part de la masse de l’univers.

La matière noire serait la clé des premières étoiles

© Reuters, Par Michael Kahn Reuters

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Image au rayon X d’un trou noir.

LONDRES (Reuters) – La matière noire a pu jouer un rôle de primordial dans la formation des premières étoiles, selon des chercheurs qui pensent que cette matière mystérieuse et invisible pourrait aussi être à  l’origine des trous noirs.

Leurs travaux, publiés jeudi dans le journal Science, offrent des indices sur la formation de l’univers peu après le « big bang », il y a 13 milliards d’années. La matière noire pourrait ainsi avoir « allumé » les première étoiles, a expliqué Tom Theuns, astronome à  l’université de Durham et directeur de l’étude.

« Ce qui est nouveau, c’est que nous sommes les premiers à  montrer que les caractéristiques de ces premières étoiles dépendaient à  ce point de la matière noire », a expliqué Theuns dans une interview par téléphone.

« Si la matière noire est chaude, certaines de ces étoiles primitives doivent encore se tapir dans notre galaxie », a-t-il estimé.

Selon la plupart des physiciens et des astronomes, la matière noire compose environ 90% de l’univers, les 10% restants étant formés par la matière visible.

Invisible, la matière noire ne peut-être repérée que par la « trace » gravitationnelle laissée par sa masse.

Alors que l’univers balbutiant n’était encore constitué que d’hydrogène et d’hélium, les deux atomes les plus simples et les plus légers, la matière noire était fondamentale pour agréger ces éléments par sa gravité et former ainsi les premières étoiles.

A présent que d’autres éléments existent dans la galaxie, la matière noire n’est plus nécessaire pour créer des étoiles.

« Aujourd’hui, les étoiles apparaissent dans de gigantesques nuages de gaz et de poussière, intégrés dans les grandes galaxies telles que notre Voie lactée. Les premières étoiles se sont formées dans des ‘mini-halos’, des agglomérats de gaz et de matière noire d’une masse un million de fois supérieure à  celle du Soleil », a ajouté Volker Bromm, de l’Université du Texas.

COLOSSALES EXPLOSIONS COSMIQUES

En s’appuyant sur des simulations informatiques, les chercheurs ont établi deux scénarios possibles.

De la matière noire froide et lente aurait permis de créer une étoile isolée à  la fois, en général un astre massif et à  la durée de vie limitée, environ cent fois plus grand que le Soleil.

A l’inverse, une matière noire chaude et rapide aurait créé de nombreuses étoiles de toutes tailles le long d’immenses filaments de gaz denses générés par de colossales explosions cosmiques.

Si les chercheurs ignorent lequel de ces scénarios s’est déroulé, ils assurent que dans les deux cas, la matière noire a joué un rôle incontournable.

Les étoiles « froides » auraient disparu depuis longtemps, mais dans l’hypothèse « chaude », on peut penser que ces étoiles existent encore dans la galaxie, a estimé Theuns.

Et comme les étoiles produisent des éléments plus lourds comme le carbone, l’oxygène ou le silicium, il est possible que le Soleil ou la Terre soit constitués de particules produites par ces astres primitifs.

« Les premières étoiles sont les premiers producteurs de ces éléments, donc une certaine quantité a dù finir par se retrouver dans le Soleil, dans la Terre et dans nos organismes. Ces éléments sont nécessaires à  la vie telle que nous la connaissons. »

Les modèles informatiques ont également éclairci le rôle de la matière noire dans la formation des trous noirs, ces corps célestes si massifs qu’ils attirent toute la matière environnante, piégeant même la lumière.

Les scientifiques pensent que la plupart des galaxies possèdent un trou noir en leur centre, mais ignorent comment il a pu se former. Selon Theuns, il est possible que des étoiles formées de matière noire chaude se soient heurtées, créant un corps si dense qu’il est devenu un trou noir.

« Nous suggérons que la collision des étoiles mène à  la formation de trous noirs, qui absorbent ensuite encore plus d’étoiles et grandissent de plus en plus », a-t-il proposé.


Publié le 14 septembre, 2007 dans Espace.

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