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1" partie : La théorie de la relativité d'échelle ...
Remarquons enfin qu'une telle modélisation n'est en rien contradictoire avec celles qui sont ordinairement proposées pour expliquer
ces formes non sphériques (par exemple, présence d'un compagnon).
L'approche de la relativité d'échelle introduit seulement des éléments
supplémentaires à ces modèles à un niveau de physique fondamental
(existence de valeurs plus probables que d'autres des angles, corrélation morphologie-angles-moment), sans a priori sur les raisons plus
particulières pour lesquelles le moment angulaire et sa projection ont
pris telle ou telle valeur pour tel objet. De plus, des formes non encore
observées peuvent être prédites théoriquement, telles des structures à
trois couches ou plus (da Rocha et Nottale 2003a, b).
• Structures extragalactiques
Évoquons rapidement, pour finir, certaines applications dans le
domaine extragalactique.
- Courbes de rotation des galaxies spirales
L'aplatissement à l'extérieur des courbes de rotation des galaxies spirales est l'un des premiers effets dynamiques qui ont été interprétés en
termes d'une masse manquante. En effet, on ne voit plus, ou très peu, de
matière dans ces zones extérieures, ce qui devrait impliquer une décroissance de la vitesse képlérienne en 1/~r. Le fait que la vitesse ne décroît
pas mais reste pratiquement constante pourrait être dû à l'existence de
matière « sombre » formant un halo pour ces galaxies, qui ne rayonne
pas comme les étoiles mais a néanmoins un effet gravitationnel.
Une autre proposition a consisté à postuler que la gravitation newtonienne était modifiée aux échelles extragalactiques (hypothèse MONO),
mais il est difficile de concilier une telle hypothèse avec les variations de
l'effet observé à des échelles différentes. En effet, la quantité de matière
noire (ou son équivalent énergétique) nécessaire pour expliquer les courbes de rotation plates des galaxies est de 5 à 10 fois la matière visible,
alors que pour les amas de galaxies, il y a un facteur 10 supplémentaire.
Or le bilan cosmologique global montre que, pour une contribution de
matière visible de 0,005, celle de matière noire ordinaire (baryonique)
est dix fois plus grande, alors que la quantité totale de matière noire doit
être encore 5 à 6 fois plus grande, autour de 0,27 (fig. 1.24). Ceci implique
que l'essentiel de la matière noire des amas et des grandes structures, si
elle existe, doit être constitué de matière exotique, non baryonique, de nature
inconnue. Par contre, en ce qui concerne les galaxies, le taux observé est
tel qu'il est possible d'en rendre compte avec de la matière ordinaire.
Il est très probable que les galaxies spirales possèdent en effet un halo
de matière non lumineuse (objets compacts, naines brunes, gaz n'ayant
1" partie : La théorie de la relativité d'échelle ...
Remarquons enfin qu'une telle modélisation n'est en rien contradictoire avec celles qui sont ordinairement proposées pour expliquer
ces formes non sphériques (par exemple, présence d'un compagnon).
L'approche de la relativité d'échelle introduit seulement des éléments
supplémentaires à ces modèles à un niveau de physique fondamental
(existence de valeurs plus probables que d'autres des angles, corrélation morphologie-angles-moment), sans a priori sur les raisons plus
particulières pour lesquelles le moment angulaire et sa projection ont
pris telle ou telle valeur pour tel objet. De plus, des formes non encore
observées peuvent être prédites théoriquement, telles des structures à
trois couches ou plus (da Rocha et Nottale 2003a, b).
• Structures extragalactiques
Évoquons rapidement, pour finir, certaines applications dans le
domaine extragalactique.
- Courbes de rotation des galaxies spirales
L'aplatissement à l'extérieur des courbes de rotation des galaxies spirales est l'un des premiers effets dynamiques qui ont été interprétés en
termes d'une masse manquante. En effet, on ne voit plus, ou très peu, de
matière dans ces zones extérieures, ce qui devrait impliquer une décroissance de la vitesse képlérienne en 1/~r. Le fait que la vitesse ne décroît
pas mais reste pratiquement constante pourrait être dû à l'existence de
matière « sombre » formant un halo pour ces galaxies, qui ne rayonne
pas comme les étoiles mais a néanmoins un effet gravitationnel.
Une autre proposition a consisté à postuler que la gravitation newtonienne était modifiée aux échelles extragalactiques (hypothèse MONO),
mais il est difficile de concilier une telle hypothèse avec les variations de
l'effet observé à des échelles différentes. En effet, la quantité de matière
noire (ou son équivalent énergétique) nécessaire pour expliquer les courbes de rotation plates des galaxies est de 5 à 10 fois la matière visible,
alors que pour les amas de galaxies, il y a un facteur 10 supplémentaire.
Or le bilan cosmologique global montre que, pour une contribution de
matière visible de 0,005, celle de matière noire ordinaire (baryonique)
est dix fois plus grande, alors que la quantité totale de matière noire doit
être encore 5 à 6 fois plus grande, autour de 0,27 (fig. 1.24). Ceci implique
que l'essentiel de la matière noire des amas et des grandes structures, si
elle existe, doit être constitué de matière exotique, non baryonique, de nature
inconnue. Par contre, en ce qui concerne les galaxies, le taux observé est
tel qu'il est possible d'en rendre compte avec de la matière ordinaire.
Il est très probable que les galaxies spirales possèdent en effet un halo
de matière non lumineuse (objets compacts, naines brunes, gaz n'ayant