Le modèle cosmologique le plus simple de nouveau favorisé ?

Publié par Adrien le 20/06/2018 à 00:00
Source: CNRS-INSU
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En 2013, les résultats de Planck ont mis en évidence pour la première fois un désaccord entre les paramètres cosmologiques déterminés par le fond diffus cosmologique et ceux obtenus en analysant l'abondance des amas de galaxies détectés par Planck. Celui-ci est confirmé lors de la seconde analyse de Planck en 2015 ainsi que par des analyses indépendantes impliquant l'utilisation du lentillage gravitationnel ou d'amas de galaxies observés dans le domaine des rayons X. Des chercheurs de l'Institut d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) Spatiale (IAS-CNRS, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Paris Sud, OSUPS, CNES) ont montré, à la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) d'une nouvelle analyse, que le fond diffus cosmologique (Le fond diffus cosmologique est le nom donné au rayonnement électromagnétique issu...) et l'abondance des amas de galaxies observés par Planck convergent ( en astronautique, convergent en mathématiques, suite convergente série convergente ) vers le modèle cosmologique (Un modèle cosmologique est une description mathématique de toute ou d'une partie de...) standard le plus simple, dominé par la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre), traduction de l’anglais...) froide et une constante cosmologique (La constante cosmologique est un paramètre rajouté par Einstein en février 1917...).


Figure 1: Carte tout-le-ciel de la distribution des amas de galaxies détectés par Planck superposée à la carte du fond diffus cosmologique. Crédits: Nabila Aghanim

Le fond diffus cosmologique et l'abondance des amas de galaxies permettent de mesurer les paramètres cosmologiques aussi bien indépendamment qu'en combinaison. Jusqu'en 2013 et les premiers résultats de Planck, le nombre d'amas de galaxies utilisables pour des analyses cosmologiques était trop faible. Les mesures des paramètres cosmologiques déduites étaient donc entachées de grandes barres d'erreurs et donc peu fiables. En 2013 et grâce à environ 200 amas de galaxies observés par le satellite Planck (Planck est un satellite artificiel de l'Agence spatiale européenne qui doit être lancé en...), une mesure précise des paramètres cosmologique a été possible montrant un désaccord entre les paramètres cosmologiques déterminés par le fond diffus cosmologique et ceux obtenus en analysant l'abondance des amas de galaxies. Il portait notamment sur la mesure de la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) dans l'univers et sa distribution aux très grandes échelles. Ce désaccord a été confirmé lors de la second analyse de Planck en 2015, utilisant près de 500 amas de galaxie (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la...), ainsi que par des analyses indépendantes basées sur l'utilisation du lentillage gravitationnel ou d'amas de galaxies observés dans le domaine des rayons X.

Une telle différence ne pouvait avoir que deux origines possibles: soit la masse des amas observés était fausse d'un facteur deux, une hypothèse irréaliste étant donné l'état de l'art sur la compréhension des amas de galaxies, soit le désaccord était le signe d'un écart au modèle cosmologique le plus simple.

En 2016, Planck a publié de nouveaux résultats d'analyse du fond diffus cosmologique révisant notamment le paramètre cosmologique lié à la formation des premières étoiles dans l'univers. Dans une étude parue dans Astronomy & Astrophysics Journal, une équipe de chercheurs de l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS-CNRS, Université Paris Sud, OSUPS, CNES) a effectué une re-analyse approfondie. Elle a utilisé ces nouvelles données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) dans une analyse complète combinant le fond diffus cosmologique, l'abondance des amas mais aussi leur fonction de corrélation angulaire sur tout le ciel. Cette nouvelle étude montre que le désaccord entre le FDC et les amas de galaxies est fortement réduit.

L'équipe a exploré des écarts au modèle cosmologique le plus simple, comme l'ajout de neutrinos massifs ou une composante d'énergie noire différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...) de la constante cosmologique. Cette analyse montre qu'aucune de ces deux extensions au modèle cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système...) "standard" ne permet de résoudre le faible désaccord restant, qui doit encore être étudié et expliqué.

Le modèle cosmologique le plus simple avec l'époque de formation des premières étoiles nouvellement déduite de Planck, qui permet un meilleur accord entre le fond diffus cosmologique et l'abondance des amas de galaxies, semble donc favorisé.
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