3.1 Courbes de rotation des galaxies : un ajustement sans matière noire

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Terminologie et conventions : Dans cette section, l’« attraction supplémentaire » observée dans les disques externes s’explique par l’action conjointe de particules instables généralisées (GUP) qui, durant leur durée de vie, produisent une gravité tensorielle statistique (STG) et, lors de leur décomposition ou annihilation, injectent un bruit local tensoriel (TBN) diffus et peu cohérent. Nous regroupons ces phénomènes sous « particules instables généralisées ». Le milieu environnant de l’EFT est appelé mer d’énergie (Energy Sea). Après ces premières mentions, nous n’employons plus les sigles : nous utilisons uniquement les formes longues en français.

I. Phénomènes et difficulté centrale

De nombreuses galaxies spirales conservent, bien au-delà du disque lumineux, des vitesses de rotation élevées et presque plates, alors même que la matière visible y est rare et que l’on s’attendrait à une baisse avec le rayon. Deux régularités remarquablement serrées accompagnent ce constat.

• D’une part, la masse visible et une vitesse caractéristique du disque externe suivent presque une seule relation, avec une dispersion très faible.
• D’autre part, à chaque rayon, la traction centripète totale suit presque un-pour-un la traction due à la matière visible, là encore avec une faible dispersion.

Les courbes diffèrent toutefois par la forme centrale (cuspide ou cœur), par le rayon et la hauteur du plateau, ainsi que par une « texture » fine. L’environnement et l’historique d’événements y laissent une empreinte. Pourtant, les deux relations restent serrées, ce qui suggère un mécanisme commun. L’approche classique ajoute des « enveloppes » invisibles au cas par cas, exige souvent des réglages spécifiques, et explique mal pourquoi ces relations demeurent si étroites si les histoires de formation divergent.

Idée clé : l’attraction supplémentaire du disque externe peut émerger de la réponse statistique du milieu, sans ajout de matière.

II. Image du mécanisme : un paysage tensoriel, trois contributions

1. Pente interne de base (matière visible)
2. Les étoiles et le gaz creusent, dans la mer d’énergie, une pente tensorielle vers l’intérieur qui fournit la guidance centripète de base. Cette contribution décroît rapidement avec le rayon et, seule, ne peut maintenir un plateau externe plat.
3. Indicateur d’observation : plus le rapport luminosité-masse et la densité surfacique de gaz sont concentrés, plus la montée interne est vive.
4. Pente additive lisse (gravité tensorielle statistique)
5. Les particules instables généralisées impriment de minuscules tractions au champ tensoriel durant leur vie. Ces tractions s’additionnent dans l’espace-temps et forment un biais lisse et persistant, qui diminue lentement avec le rayon.
   • Lissage spatial : le biais s’atténue doucement tout en restant efficace dans le disque externe, ce qui soutient le plateau.
   • Co-régulation avec l’activité : son intensité se corrèle avec la formation d’étoiles, les fusions/perturbations, les cycles de gaz et le cisaillement des barres/bras spiraux.
   • Verrouillage auto-cohérent : davantage d’apport et de brassage → activité en hausse → biais plus fort → l’échelle de vitesse du disque externe se verrouille.
   • Indicateur d’observation : densité surfacique de formation stellaire, force de la barre, flux de gaz et signatures de fusion corrèlent avec la hauteur et la longueur du plateau.
6. Texture de faible amplitude (bruit local tensoriel)
7. Lors de la décomposition ou de l’annihilation, les particules instables généralisées injectent des paquets d’ondes larges et peu cohérents qui composent un fond diffus. Ce fond ajoute de petites ondulations et élargit les profils de vitesse sans modifier le niveau moyen du plateau.
8. Indicateur d’observation : halos/reliques radios, structures diffuses à faible contraste et « granularité » des champs de vitesse, renforcées le long des axes de fusion ou dans les zones de fort cisaillement.

Zonage radial (intuition) :

• Région interne (R ≲ 2–3 R_d) : la guidance visible domine ; la gravité tensorielle statistique affine et décide entre cuspide et cœur.
• Région de transition : contributions comparables ; la courbe passe du raide au plat, et le rayon de bascule dérive avec l’activité et l’histoire.
• Plateau externe : la part de gravité tensorielle statistique augmente ; le plateau devient élevé et étendu, avec une texture modérée.

Conclusion : le plateau résulte de la somme de la guidance visible et de la gravité tensorielle statistique ; les petites ondulations externes proviennent du bruit local tensoriel.

III. Origine des deux « relations serrées »

• Masse–vitesse : presque une seule loi
• La matière visible alimente et brasse le milieu, ce qui fixe l’activité globale des particules instables généralisées ; cette activité détermine l’échelle de vitesse du plateau. La masse visible et la vitesse externe covarient donc pour une cause commune, avec une faible dispersion.
• Traction totale vs traction visible : quasi un-pour-un le long du rayon
• La centripète totale combine la guidance visible et la pente additive lisse due à la gravité tensorielle statistique. Le disque interne est piloté par le visible, tandis que le disque externe reçoit une part croissante du biais lisse. Point par point, on obtient ainsi une correspondance régulière entre traction visible et traction totale.
• Vérification directe : à rayon fixé, cartographier les résidus dynamiques face au cisaillement gaz/poussière et à l’intensité radio diffuse ; la corrélation doit être concordante.

Idée clé : les deux relations sont deux projections — « masse vs vitesse » et « rayon vs traction » — d’un même paysage tensoriel.

IV. Pourquoi coexistent des centres cuspides et à cœur

• Mécanisme d’aplanissement (« rabotage ») : une activité durable — fusions, sursauts, fort cisaillement — assouplit localement le paysage tensoriel et réduit la pente interne, ce qui produit des cœurs.
• Mécanisme de resserrement : un puits de potentiel profond, un apport stable et des perturbations modérées restaurent ou conservent la cuspide.

Conclusion : cuspide et cœur sont deux états limites d’un même réseau tensoriel soumis à des histoires et environnements différents.

V. Mettre des observations multi-bandes sur une même carte tensorielle (mode opératoire)

À co-cartographier :

• Hauteur et extension radiale du plateau de rotation.
• Allongement et décalage central des isocontours de convergence de lentille faible/forte (kappa, κ).
• Bandes de cisaillement et ailes non gaussiennes dans les champs de vitesse du gaz.
• Intensité et orientation diffuses des halos/reliques radios.
• Direction des lignes de polarisation/champ magnétique (traceurs du cisaillement à long terme).

Critères de co-cartographie :

• Alignement spatial : ces motifs se co-localisent et s’alignent le long des axes de fusion, des barres ou des tangentes aux bras spiraux.
• Cohérence d’époque : en phase active, le fond diffus s’élève d’abord (bruit local tensoriel), puis, en dizaines à centaines de millions d’années, le plateau se renforce et s’étend (gravité tensorielle statistique). En phase calme, la séquence s’inverse.
• Cohérence inter-bandes : après correction des dispersions propres au milieu, les directions du plateau et des résidus concordent entre bandes, car le paysage tensoriel les impose.

VI. Prédictions testables (opérationnelles pour l’observation et l’ajustement)

1. P1 | Le bruit avant la poussée (ordre temporel)
2. Prédiction : après un sursaut ou une fusion, le fond radio diffus monte en premier sous l’effet du bruit local tensoriel. Sur des échelles de dizaines à centaines de millions d’années, la hauteur et le rayon du plateau augmentent à mesure que la gravité tensorielle statistique se renforce.
3. Stratégie : ajustement conjoint multi-époques et multi-anneaux pour mesurer le décalage entre la montée du fond et l’intensification/extension du plateau.
4. P2 | Dépendance environnementale (patron spatial)
5. Prédiction : le long des directions à fort cisaillement ou des axes de fusion, les plateaux sont plus longs et plus élevés, avec une granularité plus marquée dans les champs de vitesse.
6. Stratégie : extraire des courbes sectorielles et des profils du fond diffus le long des axes de barre et de fusion, puis comparer.
7. P3 | Recoupements co-cartographiés (multimodal)
8. Prédiction : grands axes des contours de κ, pics de cisaillement de la vitesse, stries radios et directions principales de polarisation sont alignés.
9. Stratégie : enregistrer ces quatre cartes dans un même repère et calculer la similarité cosinus de leurs vecteurs.
10. P4 | Forme spectrale du disque externe
11. Prédiction : le spectre de puissance des résidus de vitesse externes présente une pente douce aux fréquences moyennes-basses, caractéristique du bruit local tensoriel large bande et peu cohérent.
12. Stratégie : comparer le pic et la pente du spectre des résidus à ceux du fond radio diffus.
13. P5 | Chaîne d’ajustement (économie de paramètres)
14. Étapes :
    • Utiliser la photométrie et le gaz pour fixer des priors sur la pente interne de base due au visible.
    • Utiliser la formation stellaire, les indicateurs de fusion, la force de la barre et le cisaillement pour fixer des priors sur l’amplitude et l’échelle de la gravité tensorielle statistique.
    • Utiliser l’intensité et la texture du radio diffus pour fixer des priors sur l’élargissement dû au bruit local tensoriel.
    • Ajuster la courbe complète avec un petit ensemble de paramètres partagés, puis valider par co-cartographie avec la lentille et les champs de vitesse.
    • Objectif : un seul jeu de paramètres pour plusieurs modalités de données, plutôt que des réglages d’« enveloppe » objet par objet.

VII. Une analogie intuitive

Un convoi avec vent arrière. Les moteurs représentent la guidance visible. Le vent arrière illustre la gravité tensorielle statistique : il décroît lentement avec la distance, mais maintient la vitesse. Les petites secousses traduisent le bruit local tensoriel : elles ajoutent une légère granularité à la courbe de vitesse. La conduite consiste à gérer l’accélérateur (apport), « l’état de la route » (cisaillement/activité) et la persistance du vent arrière (amplitude de la pente lisse).

VIII. Rapport aux interprétations classiques

• Voie explicative différente : plutôt que d’attribuer l’attraction supplémentaire à une matière invisible ajoutée, nous la reformulons comme une réponse statistique du milieu : pente additive lisse de la gravité tensorielle statistique plus texture de faible amplitude du bruit local tensoriel.
• Moins de degrés de liberté : trois moteurs co-originaires — apport visible, brassage à long terme et biais tensoriel qui en résulte — gouvernent l’issue et réduisent les réglages au cas par cas.
• Une carte, plusieurs projections : courbes de rotation, lentille gravitationnelle, cinématique du gaz et polarisation sont des projections d’un même paysage tensoriel.
• Approche inclusive : une composante nouvelle découverte ultérieurement pourrait n’être qu’une source microscopique ; pour les traits majeurs des courbes, les effets statistiques du milieu suffisent déjà à unifier l’ajustement.

IX. Conclusion

Un seul paysage tensoriel explique la platitude externe, les deux relations serrées, la coexistence de centres cuspides et à cœur, ainsi que les différences de texture.

• La matière visible dessine la pente interne de base.
• La gravité tensorielle statistique ajoute une pente lisse, persistante et à décroissance lente, qui soutient la vitesse externe et verrouille l’échelle de vitesse à la masse visible.
• Le bruit local tensoriel superpose une granularité de faible amplitude sans modifier le plateau global.

En résumé : la question passe de « combien de matière invisible faut-il ajouter ? » à « comment le même paysage tensoriel est-il remodelé en continu ? ». Dans ce mécanisme unifié et fondé sur le milieu, plateaux, relations serrées, morphologies centrales et dépendances environnementales apparaissent comme les facettes d’un seul processus physique plutôt que comme des énigmes séparées.