Pour la première fois, des chercheurs des universités de Bonn et de Strasbourg ont simulé la formation de galaxies dans un univers sans matière noire. Pour reproduire ce processus sur l'ordinateur, ils ont plutôt modifié les lois de la gravité de Newton. Les galaxies qui ont été créées dans les calculs informatiques sont similaires à celles que nous voyons réellement aujourd'hui. Selon les scientifiques, leurs hypothèses pourraient résoudre de nombreux mystères de la cosmologie moderne. Les résultats sont publiés dans le Journal d'astrophysique .

Les cosmologistes supposent aujourd'hui que la matière n'a pas été distribuée de manière entièrement uniforme après le Big Bang. Les endroits les plus denses ont attiré plus de matière de leur environnement en raison de leurs forces gravitationnelles plus fortes. Pendant plusieurs milliards d'années, ces accumulations de gaz ont finalement formé les galaxies que nous voyons aujourd'hui.

Un ingrédient important de cette théorie est ce qu'on appelle la matière noire. D'un côté, il serait responsable de la répartition inégale initiale qui a conduit à l'agglomération des nuages ​​de gaz. Cela explique aussi certaines observations déroutantes. Par exemple, les étoiles dans les galaxies en rotation se déplacent souvent si vite qu'elles devraient être éjectées. Il semble qu'il y ait une source de gravité supplémentaire dans les galaxies qui empêche cela - une sorte de "mastic d'étoile" qui ne peut pas être vu avec les télescopes :la matière noire.

Cependant, il n'y a toujours pas de preuve directe de son existence. "Peut-être que les forces gravitationnelles elles-mêmes se comportent simplement différemment de ce que l'on pensait auparavant, " explique le professeur Dr. Pavel Kroupa de l'Institut Helmholtz pour les radiations et la physique nucléaire de l'Université de Bonn et de l'Institut d'astronomie de l'Université Charles à Prague. Cette théorie porte l'abréviation MOND (MOdified Newtonian Dynamics) ; elle a été découverte par l'Israélien le physicien Prof. Dr. Mordehai Milgrom. Selon la théorie, l'attraction entre deux masses n'obéit aux lois de Newton que jusqu'à un certain point. Sous de très faibles accélérations, comme c'est le cas dans les galaxies, il devient considérablement plus fort. C'est pourquoi les galaxies ne se brisent pas en raison de leur vitesse de rotation.

Des résultats proches de la réalité

"En collaboration avec le Dr Benoit Famaey à Strasbourg, nous avons maintenant simulé pour la première fois si des galaxies se formeraient dans un univers MOND et si oui, lesquels, " explique le doctorant de Kroupa, Nils Wittenburg. Pour ce faire, il a utilisé un programme informatique pour des calculs gravitationnels complexes qui a été développé dans le groupe de Kroupa. Parce qu'avec MOND, l'attraction d'un corps ne dépend pas seulement de sa propre masse, mais aussi si d'autres objets se trouvent à proximité.

Les scientifiques ont ensuite utilisé ce logiciel pour simuler la formation d'étoiles et de galaxies, à partir d'un nuage de gaz plusieurs centaines de milliers d'années après le Big Bang. « À bien des égards, nos résultats sont remarquablement proches de ce que nous observons réellement avec des télescopes, " explique Kroupa. Par exemple, la distribution et la vitesse des étoiles dans les galaxies générées par ordinateur suivent le même schéma que l'on peut voir dans le ciel nocturne. "En outre, notre simulation a principalement abouti à la formation de galaxies à disques en rotation comme la Voie lactée et presque toutes les autres grandes galaxies que nous connaissons, " dit le scientifique. " Simulations de matière noire, d'autre part, créent principalement des galaxies sans disques de matière distincts - un écart par rapport aux observations qui est difficile à expliquer."

Les calculs basés sur l'existence de matière noire sont également très sensibles à l'évolution de certains paramètres, comme la fréquence des supernovae et leur effet sur la répartition de la matière dans les galaxies. Dans la simulation MOND, cependant, ces facteurs n'ont guère joué de rôle.

Pourtant, les résultats récemment publiés à Bonn, Prague et Strasbourg ne correspondent pas en tous points à la réalité. "Notre simulation n'est qu'une première étape, " souligne Kroupa. Par exemple, les scientifiques n'ont jusqu'à présent fait que des hypothèses très simples sur la distribution originale de la matière et les conditions dans le jeune univers. "Nous devons maintenant répéter les calculs et inclure des facteurs d'influence plus complexes. Ensuite, nous verrons si la théorie MOND explique réellement la réalité."