Le problème de la matière noire : galaxies spirales (résumé 07/01/2015)

Ce premier cours a détaillé nos connaissances sur les halos de matière noire autour des galaxies spirales, qui sont caractérisées par des disques en rotation. Dériver une courbe de rotation nécessite plusieurs étapes à partir du champ de vitesses Doppler mesurées par les raies d’émission du gaz, dans un disque projeté sur le ciel. Le champ de vitesse académique est représenté par le diagramme de l’araignée, mais ce diagramme est le plus souvent perturbé, par des ondes spirales ou barres à l’intérieur du disque, ou par des gauchissements du plan en dehors. Ces perturbations devront être interprétées et corrigées avant de pouvoir déduire le champ de vitesse, et par modélisation de la masse visible, en déduire la matière noire. La statistique sur des milliers de courbes de rotation permet ensuite de déduire les paramètres d’une courbe de rotation universelle, qui fait apparaître d’autant plus de matière noire que la galaxie est peu massive, et peu concentrée. Le cas de la Voie Lactée est étudié de près, étant donné notre connaissance plus détaillée. La statistique fait aussi apparaître des lois d’échelles, comme la célèbre loi de Tully-Fisher baryonique, qui relie la vitesse de rotation maximale d’une galaxie (donc la matière noire) à la masse visible totale, ou bayonique (gaz et étoiles réunies). Matière noire et matière visible sont intimement reliées.