
French: 
Dans l'univers,
tout bouge.
Les planètes,
les étoiles,
les galaxies
se déplacent toutes en fonction de la gravité
avec un principe simple :
dès lors qu'un objet a une masse,
il influence le mouvement des autres objets.
Pendant longtemps,
les règles qui expliquent cette mécanique
des astres fonctionnent très bien,
jusque dans les années 30.
À ce moment-là,
certains astronomes se rendent compte
que quelque chose ne va pas.
Ils repèrent des mouvements cosmiques
qui semblent ne pas coller
avec les lois de la gravitation.
Selon leurs observations,
certaines étoiles, certaines galaxies
se déplacent trop rapidement,

English: 
In the universe,
everything moves.
Planets,
stars,
galaxies
all move according to gravity
with a simple principle:
when an object has a mass,
it influences the movement of other objects.
For a long time,
the rules that explained this mechanics
of the stars worked very well,
until the 1930s.
At that point,
some astronomers realised
that something was wrong.
They detected cosmic movements
that did not seem to stick
to the laws of gravitation.
According to their observations,
some stars, some galaxies were moving too fast,

English: 
as if a cosmic ghost
was shaking the rules of the universe.
But at the time,
there were few and poor quality data.
The ghost was forgotten for several decades.
It was in the 1970s that the story
of the cosmic ghost started to unfold,
and especially thanks
to an American astronomer,
Vera Rubin.
At the time, Vera Rubin was simply wondering
why galaxies have different structures.
She then assumed that this variety
must come from the speed of their rotation.
To study this,
Vera Rubin worked with astronomer Kent Ford,

French: 
comme si un fantôme cosmique
faisait bouger les règles de l'univers.
Mais à l'époque, les données
sont en petits nombres et de faible qualité.
Le fantôme tombe dans l'oubli
pendant plusieurs décennies.
C'est dans les années 70 que l'histoire
du fantôme cosmique commence pour de bon,
et notamment
grâce à une astronome américaine,
Vera Rubin.
À l'époque, Vera Rubin se demande simplement
pourquoi les galaxies
ont des structures différentes.
Elle suppose alors que cette variété
doit venir de la vitesse de leur rotation.
Pour étudier cela,
Vera Rubin travaille avec l'astronome Kent Ford,

French: 
qui a mis au point des instruments
très efficaces pour observer les étoiles.
Ensemble,
ils s'intéressent à plusieurs galaxies
et rapidement un problème leur saute aux yeux,
un gros problème.
Si leurs observations sont exactes,
les galaxies tournent beaucoup trop vite.
Pour bien comprendre cette incohérence,
il faut rappeler comment fonctionne la gravité.
Et pour cela,
prenons l'exemple du système solaire.
Au centre, le soleil, très massif,
et autour, les planètes qui tournent.
Ce qu'on observe,
c'est que plus une planète est éloignée,
plus sa vitesse moyenne est faible.
Elle va de 47,4 km/sec pour Mercure,
à 5,4 km/sec pour Neptune.
Et si on met tout ça dans un graphique,
voilà ce que ça donne.

English: 
who developed highly effective instruments
to observe the stars.
Together, they became interested
in several galaxies
and a problem quickly became obvious to them,
a big problem.
If their observations were correct,
the galaxies were rotating far too fast.
To fully understand this inconsistency,
we must remember how gravitation works.
And for that,
let's take the example of the solar system.
In the centre, the sun, very massive,
and around it, the planets that rotate.
What we are seeing is that
the further away a planet is,
the lower its average speed.
It ranges from 47.4 km/sec for Mercury
to 5.4 km/sec for Neptune.
And if we put all that in a graph,
that's what it looks like.

English: 
The Earth is here,
spinning at 30 km/sec around the Sun.
All these speeds are summarised
in this equation,
in which the speeds of the planets
depend both on their distance from the Sun
and on the mass of the Sun.
What this means is
that the movement of the planets
depends on the mass of the object
around which they rotate.
In this case, the mass of the Sun.
Let's go back to the galaxies.
One of the first that Vera Rubin observed
was the Andromeda galaxy.
In this galaxy,
there is a lot of light in the middle.
A lot of light means a lot of stars,
and therefore a lot of mass,
a bit like in the solar system.
So inevitably, astronomers
thought that stars far from the centre
should move more slowly,

French: 
La Terre est ici,
filant à 30 km/sec autour du Soleil.
Toutes ces vitesses sont résumées
dans cette équation,
équation dans laquelle
les vitesses des planètes
dépendent à la fois de leur distance
par rapport au Soleil,
mais aussi de la masse du Soleil.
Ce que cela veut dire,
c'est que le mouvement des planètes
dépend de la masse de l'objet
autour duquel elles tournent.
En l'occurrence, de la masse du Soleil. 
Revenons aux galaxies.
L'une des premières que Vera Rubin va observer,
c'est la galaxie d'Andromède.
Dans cette galaxie,
il y a beaucoup de lumière au milieu.
Beaucoup de lumière,
ça veut dire beaucoup d'étoiles,
et donc beaucoup de masse,
un peu comme dans le système solaire.
Alors forcément, les astronomes pensent
que les étoiles éloignées du centre
doivent se déplacer plus lentement,

French: 
sauf que pas du tout,
ces étoiles se déplacent beaucoup trop vite.
Sur cette courbe, on voit en gros
les baisses de vitesses supposées
en s'éloignant du centre,
et sur celle-ci, les vitesses
réellement observées par Vera Rubin.
Les étoiles de la périphérie d'Andromède
vont en fait quasiment à la même vitesse
que celles proches du centre.
Et lorsque Vera Rubin et ses collègues
font le même genre d'observations
dans d'autres galaxies,
ils retrouvent le même phénomène étrange.
Si on appliquait par exemple
ce genre de courbe au système solaire,
les planètes éloignées du Soleil
iraient tellement vite
qu'elles seraient éjectées
dans l'espace interstellaire.
Dans les galaxies, il doit donc bien y avoir
ce fameux fantôme cosmique
qui altère le mouvement des étoiles.

English: 
except that not at all,
these stars move way too fast.
On this graph, we can see
the supposed speed decreases
as we move away from the centre,
and on this one, the speeds
actually observed by Vera Rubin.
The stars on the periphery of Andromeda
actually go at almost the same speed
as those near the centre.
And when Vera Rubin and her colleagues
made the same kind of observations
in other galaxies,
they found the same strange phenomenon.
If we applied this kind of graph
to the solar system,
planets far from the Sun would go so fast
that they would be ejected
into interstellar space.
In galaxies, there must therefore be
this famous cosmic ghost
that alters the motion of stars.

French: 
L'histoire de ce fantôme cosmique
ne date pas d'hier.
Dès les années 30,
l'astronome Fritz Zwicky
a fait des observations similaires.
À l'époque,
Zwicky étudie un groupe de galaxies :
l'amas de Coma.
Il calcule la masse des galaxies
qui composent l'amas,
puis il observe la manière
dont elles se déplacent.
Et là, il a un peu le même problème
que Vera Rubin :
les galaxies se déplacent beaucoup trop vite.
Alors, pour expliquer ces étranges mouvements,
il ajoute à la masse des galaxies
une masse supplémentaire invisible.
Selon Zwicky,
l'effet gravitationnel
de cette matière invisible
expliquerait le comportement des galaxies.
Alors, il faut bien préciser
que cette matière n'est pas un vrai fantôme.
Si elle est invisible,
ce n'est pas parce qu'elle est magique,

English: 
The story of this cosmic ghost is not new.
As early as the 1930s,
astronomer Fritz Zwicky
made similar observations.
At the time,
Zwicky was studying a group of galaxies:
the Coma Cluster.
He calculated the mass of the galaxies
that composed the cluster,
then observed how they moved.
And then, he had the same problem as Vera Rubin:
galaxies moved way too fast.
So, to explain these strange movements,
he added an additional invisible mass
to the mass of galaxies.
According to Zwicky,
the gravitational effect
of this invisible matter
would explain the behaviour of galaxies.
So, it is important to specify
that this material is not a real ghost.
If it is invisible, it is not because it is magical,

English: 
but simply because it does not emit
or reflect light.
He therefore called it "dunkle Materie",
which can be translated as "black matter"
or "dark matter".
But his observations were rather imprecise
and his conclusions were ignored.
At the same time, other astronomers,
such as Jan Oort or Horace Babcock,
made observations similar to Zwicky's
on a galaxy scale,
but they were forgotten too.
40 years later,
as she watched stars moving too fast,
Vera Rubin remembered Zwicky
and thought that this dark matter
could be a solution.
Indeed, by adding a certain amount of this matter,
especially around galaxies,
the gravitational configuration
would be modified

French: 
mais simplement parce qu'elle n'émet
ou ne reflète pas de lumière.
Il la baptise donc « dunkle Materie »,
ce que l'on peut traduire par « matière sombre »
ou « matière noire ».
Mais ses observations sont plutôt imprécises
et ses conclusions sont mises de côté.
À la même époque, d'autres astronomes,
comme Jan Oort ou Horace Babcock,
font des observations similaires
à celles de Zwicky à l'échelle de galaxies,
mais elles aussi sont oubliées.
40 ans plus tard,
alors qu'elle observe à son tour
des astres qui se déplacent trop vite,
Vera Rubin se souvient de Zwicky
et se dit que cette matière sombre
pourrait être une solution.
Effectivement, en ajoutant
une certaine quantité de cette matière,
notamment autour des galaxies,
la configuration gravitationnelle
serait modifiée

French: 
et le mouvement trop rapide des étoiles
pourrait s'expliquer.
Mais cette matière, il en faut beaucoup.
D'après les calculs, elle représenterait
par exemple dans la Voie lactée
près de 90 % de la masse totale.
Autrement dit,
90 % de la matière contenue
dans notre propre galaxie serait invisible.
Évidemment, depuis les travaux de Vera Rubin,
une grande question
agite les astronomes du monde entier :
cette matière noire, qu'est-ce que c'est ?
Pour tenter d'apporter une réponse,
il existe en gros trois options.
La première possibilité est la plus rassurante.
Elle repose sur l'idée que la matière noire
est composée de choses que l'on connaît déjà,
mais qui sont difficiles à repérer.
On pense par exemple aux trous noirs,

English: 
and the excessively fast motion
of the stars could be explained.
But a lot of matter would be needed.
According to calculations, for example,
it is estimated to represent
nearly 90% of the total mass in the Milky Way.
In other words,
90% of the matter contained
in our own galaxy would be invisible.
Obviously, since Vera Rubin's work,
there has been a big question
stirring astronomers all over the world:
what is this dark matter?
In an attempt to provide an answer,
there are roughly three options.
The first possibility is the most reassuring.
It is based on the idea that dark matter
is composed of things we already know,
but that are difficult to identify.
Examples include black holes,

English: 
neutron stars,
very hot or very cold gases
or brown dwarfs.
These objects have common characteristics:
they are massive, sometimes very massive,
but emit little light.
But despite this cosmic discretion,
techniques have been found
to detect a certain number of them.
The problem is that their cumulative mass
is totally insufficient
to explain the effects of dark matter.
There is still too little mass left.
We must therefore consider
another hypothesis for dark matter,
a problematic hypothesis
since it assumes the existence of particles
that we do not know and that we have never seen;
and for a simple reason,
it is that these particles
do not interact with the light.

French: 
aux étoiles à neutrons,
à des gaz très chauds ou très froids
ou aux naines brunes.
Ces objets ont des caractéristiques communes :
ils sont massifs, voire très massifs,
mais émettent peu de lumière.
Mais malgré cette discrétion cosmique,
on a trouvé des techniques
pour en détecter un certain nombre.
Le problème, c'est que leur masse cumulée
est totalement insuffisante
pour expliquer les effets de la matière noire.
Il manque encore beaucoup trop de masse.
Il faut donc envisager
une autre hypothèse pour la matière noire,
une hypothèse problématique
puisqu'elle suppose l'existence de particules
qu'on ne connaît pas et qu'on n'a jamais vues,
et ce, pour une raison simple,
c'est que ces particules
n'interagissent pas avec la lumière.

French: 
Pour tenter de trouver
ces mystérieuses particules,
il existe pour le moment deux méthodes :
soit les repérer, soit les fabriquer.
Pour essayer de les repérer,
les chasseurs de matière noire
ont mis au point des détecteurs un peu spéciaux.
Ils sont enfouis sous terre
pour éviter les perturbations extérieures
et ils sont constitués d'une cuve
remplie d'un liquide sensible,
comme par exemple du xénon.
Ce que les chercheurs espèrent,
c'est qu'en traversant ces capteurs,
les particules de matière noire
percutent les atomes de xénon
et leur arrachent un électron.
Cela aurait pour effet
de générer un scintillement,
signe que le choc a bien eu lieu.
Il existe de nombreux détecteurs dans le monde,
mais pour l'instant, rien,
la matière noire leur échappe.

English: 
To try to find these mysterious particles,
there are currently two methods:
either locate them or manufacture them.
To try to locate them,
dark matter hunters have developed
somewhat special detectors.
They are buried underground
to avoid external disturbances
and consist of a tank filled
with a sensitive liquid,
such as xenon.
What researchers hope is that,
as they pass through these sensors,
dark matter particles will hit xenon atoms
and tear off an electron.
This would generate a flicker,
a sign that the shock has occurred.
There are many detectors in the world,
but for the moment, nothing,
dark matter slips out.
The other option is to manufacture dark matter.

English: 
And to do this, researchers use the LHC,
Large Hadron Collider,
located on the French-Swiss border.
In this large machine,
particles are propelled at high speed
before they hit each other.
Upon impact,
they disintegrate into other particles.
And it is among these particles that
researchers hope to find traces of dark matter.
The problem, once again, is that for the moment,
nothing either,
dark matter remains invisible.
The last option to solve the dark matter puzzle
is the most disturbing:
what if dark matter did not exist?
One of the first defenders of this theory
was Mordehai Milgrom.

French: 
Et pour cela, les chercheurs utilisent le LHC,
le Grand collisionneur de particules,
installé à la frontière franco-suisse.
Dans cette grande machine,
des particules sont propulsées à grande vitesse
avant de se rentrer dedans.
Lors du choc,
elles se désintègrent en d'autres particules.
Et c'est parmi ces particules que les chercheurs
espèrent trouver des traces de la matière noire.
Le problème, encore une fois,
c'est que pour l'instant,
rien non plus,
la matière noire reste invisible.
La dernière option
pour résoudre l'énigme de la matière noire
est la plus perturbante :
et si la matière noire n'existait pas ?
L'un des premiers défenseurs de cette théorie
s'appelle Mordehai Milgrom.

English: 
According to him,
the problem did not come from dark matter,
but from the theory of gravitation
used to interpret observations.
It was therefore necessary to change
the laws altogether to describe the universe.
To understand his idea, let's take this graph.
On the abscissa, we have the distance
from the galactic centre,
and on the ordinate,
the gravitational acceleration.
Now, if we rely on the classical laws
of gravitation,
here's what it looks like:
near a large mass, gravity is strong,
and the further away we get,
the more it decreases and tends towards zero.
Milgrom modified the equation corresponding
to this curve from a certain threshold.
And this is how it looks on the graph.
We can see that from this threshold,
the gravitational influence
decreases much less quickly.

French: 
Selon lui,
le problème ne vient pas de la matière noire,
mais de la théorie de la gravitation utilisée
pour interpréter les observations.
Il faut donc carrément changer les lois
pour décrire l'univers.
Pour bien comprendre son idée,
prenons ce graphique.
En abscisse, on a la distance
par rapport au centre galactique,
et en ordonnée,
l'accélération gravitationnelle.
Maintenant, si on s'appuie
sur les lois classiques de la gravitation,
voilà ce que ça donne :
à proximité d'une masse importante,
la gravité est forte,
et plus on s'éloigne,
plus elle diminue et tend vers zéro.
Milgrom, lui, à partir d'un certain seuil,
modifie l'équation qui correspond à cette courbe.
Et voilà ce que ça donne sur le graphique.
On constate qu'à partir de ce seuil,
l'influence gravitationnelle
diminue beaucoup moins vite.

French: 
Résultat, cela permettrait
de répondre à l'autre graphique,
celui de Vera Rubin,
celui qui montre que les étoiles
éloignées du centre de la galaxie
tournent quasiment aussi vite
que celles beaucoup plus proches.
Selon Milgrom,
ce modèle permet d'expliquer les anomalies.
La proposition est séduisante,
mais elle semble contredire
certaines observations.
Par exemple, des astronomes ont étudié
une galaxie un peu particulière :
Dragonfly 44.
Selon leurs calculs,
elle serait composée à 99 % de matière noire,
des observations peu compatibles
avec la théorie de Milgrom.
Toutefois, ce constat est contrebalancé
par d'autres études

English: 
The result: this would allow us
to respond to the other graph,
that of Vera Rubin,
the one that shows that stars
far from the centre of the galaxy
rotate almost as fast as those much closer.
According to Milgrom,
this model helped to explain the anomalies.
The proposal is attractive,
but it seems to contradict
some of the observations.
For example, astronomers have studied
a rather special galaxy:
Dragonfly 44.
According to their calculations,
it would be 99% dark matter,
observations that are not very compatible
with Milgrom's theory.
However,
this was counterbalanced by other studies

English: 
that, on the other hand, suggested galaxies
that would not have dark matter.
The galaxy NGC1052-DF2, for example,
would contain 400 times less
dark matter than might be expected.
So the big problem today
is the difficulty in interpreting
the observations.
As a result,
it is currently impossible to decide
between two contradictory theories:
either dark matter exists
or it does not.
With dark matter,
Vera Rubin therefore raised
two of the greatest questions
of modern physics.
Is there an invisible matter
that represents nearly 80%
of the mass of galaxies
and that we have never seen before?

French: 
qui, à l'inverse, évoquent des galaxies
qui seraient dépourvues de matière noire.
La galaxie NGC1052-DF2, par exemple,
contiendrait 400 fois moins de matière noire
que ce à quoi on pourrait s'attendre.
Le gros problème d'aujourd'hui donc,
c'est la difficulté à interpréter
les observations.
Résultat,
il est pour le moment impossible de trancher
entre deux théories contradictoires :
soit la matière noire existe,
soit elle n'existe pas.
Avec la matière noire,
Vera Rubin a donc soulevé
deux des plus grandes questions
de la physique moderne.
Est-ce qu'il existe une matière invisible
qui représente près de 80 %
de la masse des galaxies
et qu'on n'a encore jamais vue ?

French: 
Ou est-ce que les lois de la gravité sont fausses ?
Vera Rubin n'aura jamais la réponse.
Elle s'est éteinte en 2016.
Mais une chose est sûre,
son fantôme risque de hanter encore longtemps
le monde de l'astronomie.
Merci d'avoir regardé cette vidéo.
C'était le dernier épisode de la série
« Chercheuses d'étoiles ».
Comme d'habitude, si vous voulez approfondir
le sujet de la matière noire,
j'ai mis des liens dans la description.
Encore une fois,
je tiens aussi à remercier Yaël Nazé,
l'astronome qui m'a aidé à concevoir
l'ensemble de cette série.
Ses conseils
et son livre sur les femmes astronomes
m'ont beaucoup aidé.
N'hésitez pas à poser vos questions
en commentaires
et à dire ce que vous avez pensé de cette série,
voire à nous proposer des idées pour la suite.
Et si vous voulez voir les autres épisodes,

English: 
Or are the laws of gravity wrong?
Vera Rubin will never get the answer.
She died in 2016.
But one thing is certain,
her ghost is likely to haunt the world
of astronomy for a long time to come.
Thank you for watching this video.
This was the last episode
of the "Chercheuses d'étoiles" series.
As usual, if you want
to go deeper into the subject of dark matter,
I have put links in the description.
Once again, I would also like to thank Yaël Nazé,
the astronomer who helped me
design the whole series.
Her advice and book on women astronomers
helped me a lot.
Feel free to ask your questions
in the comment section
and to tell us what you thought of this series,
or even to suggest ideas for the future.
And if you want to see the other episodes,

English: 
you will find here the links
to the dedicated playlist.
See you soon for more videos on Le Monde channel.

French: 
vous trouverez ici les liens
vers la playlist dédiée.
À bientôt pour d'autres vidéos
sur la chaîne du Monde.
