Les auteurs d'une nouvelle étude potentiellement controversée suggèrent que l'expansion de l'Univers pourrait être due à
La nouvelle approche novatrice est décrite en détail dans un article publié dans la revue Gravité classique et quantique Professeur de physique théorique à l'Université de Genève Lucas Lombreiser.
Qu'est-ce que l'expansion de l'Univers ?
Selon la théorie généralement acceptée, l'Univers est néavec le Big Bang et ressemblait à un point très chaud et dense. Après des fractions de seconde incroyablement petites, l’expansion de l’Univers (ou l’inflation) a commencé. L’espace lui-même s’étendait plus vite que la vitesse de la lumière. Au cours de cette période, la taille de l’Univers a été multipliée par au moins 90.
Selon la NASA, après l'inflation, la croissance de l'Universcontinué, mais à un rythme plus lent. À mesure que l’espace s’agrandissait, il se refroidissait et de la matière se formait. Une seconde après le Big Bang, elle était remplie de neutrons, de protons, d'électrons, d'antiélectrons, de photons et de neutrinos.
Cette image représentant tout le ciel montre l'Univers naissant. Elle montre des fluctuations de température remontant à 13,7 milliards d'années. Image gracieuseté de la NASA
Environ 380 000 ans après le Big Bangla matière s'est suffisamment refroidie pour former des atomes dans une ère de recombinaison, entraînant la formation d'un gaz clair et électriquement neutre. Cependant, après ce moment, l'Univers a plongé dans l'obscurité, car ni les étoiles ni aucun autre objet brillant ne s'étaient encore formés.
Environ 400 millions d'années plus tard, l'Univers commençaitémergeant des âges sombres cosmiques dans l’ère de la réionisation. Pendant cette période, qui a duré plus d'un demi-milliard d'années, suffisamment d'amas de gaz se sont effondrés pour former les premières étoiles et galaxies, dont la lumière ultraviolette énergétique a ionisé et détruit la majeure partie de l'hydrogène neutre.
Bien que l'expansion de l'Univers ait progressivement ralentiAlors que les matières étaient attirées les unes vers les autres par la gravité, environ 5 ou 6 milliards d'années après le Big Bang, selon la NASA, une force mystérieuse (l'énergie noire) a commencé à accélérer l'expansion de l'univers. On pense que ce processus se poursuit aujourd’hui.
Preuve de l'expansion et de la constante cosmologique
Les scientifiques savent que l’Univers est en expansion à cause dele redshift, l'étirement de la longueur d'onde de la lumière vers l'extrémité la plus rouge du spectre à mesure que l'objet qui l'émet s'éloigne de nous. Les galaxies lointaines ont un redshift plus important que celles les plus proches de la Terre. Cela suggère que ces galaxies s’éloignent de plus en plus de nous.
Plus récemment, des scientifiques ont découvert queque l’expansion de l’Univers n’est pas fixe, mais qu’elle s’accélère. Il existe un terme pour ce phénomène appelé constante cosmologique ou lambda.
Quel est le problème?
La constante cosmologique était un casse-têtepour les cosmologistes, car les prédictions de sa valeur faites par la physique des particules diffèrent des observations réelles de 120 ordres de grandeur. C’est pourquoi la constante cosmologique a été qualifiée de « pire prédiction de l’histoire de la physique ».
Amas globulaire NGC 6397. Crédit image : NASA/Francesco Ferraro/Observatoire de Bologne
Les cosmologues tentent souvent de résoudre l'écartentre différentes valeurs lambda, suggérant de nouvelles particules ou forces physiques. Mais les auteurs de la nouvelle étude ont résolu ce problème en repensant les versions existantes.
Que suggère la nouvelle étude ?
Dans l'interprétation mathématique de LombriserL’univers n’est pas en expansion, mais est plat et statique, comme le croyait autrefois Einstein. Les effets observés qui indiquent une expansion peuvent s’expliquer par l’évolution des masses de particules telles que les protons et les électrons au fil du temps.
Dans cette interprétation, les particules proviennent du champ,imprégnant l’espace-temps. La constante cosmologique est déterminée par la masse du champ. Puisque ce champ fluctue, les masses de particules générées par celui-ci se comportent de la même manière. La constante cosmologique change toujours avec le temps, mais dans ce modèle, ce processus est associé à des changements dans la masse des particules au fil du temps, plutôt qu'à l'expansion de l'Univers.
Les fluctuations du champ conduisent à un grand rougedéplacements d’amas de galaxies lointains par rapport aux modèles cosmologiques traditionnels. Ainsi, la constante cosmologique reste fidèle aux prédictions du modèle.
Recette pour un univers sombre
La nouvelle structure de Lombriser résout également certainsd'autres questions urgentes en cosmologie, notamment la nature de la matière noire. Ce matériau invisible est 5 fois plus nombreux que les particules de matière ordinaires, mais reste obscur car il n’interagit pas avec la lumière.
Le physicien a suggéré que les fluctuations de champpeut se comporter comme un champ d’axions. Dans ce cas, les axions sont des particules hypothétiques considérées comme l’un des candidats putatifs au rôle de matière noire.
Ces fluctuations peuvent également « mettre fin » à l'obscuritél'énergie, une force hypothétique qui étire le tissu de l'espace et sépare ainsi les galaxies de plus en plus vite. Dans le nouveau modèle, l’effet de l’énergie noire sera expliqué par les masses de particules qui, plus tard dans l’Univers, ont choisi une voie évolutive différente.
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