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Posté par Adrien le Mercredi 20/06/2018 à 00:00
Le modèle cosmologique le plus simple de nouveau favorisé ?
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 ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La...) 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 (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des...) Spatiale (IAS-CNRS, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine,...) Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), OSUPS, CNES) ont montré, à la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...) d'une nouvelle analyse, que le fond diffus cosmologique (Le fond diffus cosmologique est un rayonnement électromagnétique provenant de l'Univers, et qui frappe la Terre de façon quasi uniforme dans toutes les...) et l'abondance des amas de galaxies observés par Planck convergent ( en astronautique, convergent en mathématiques, suite convergente série convergente ) vers le modèle cosmologique standard le plus simple, dominé par la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des galaxies....) froide et une constante cosmologique (La constante cosmologique est un paramètre rajouté par Einstein en février 1917 à ses équations de la relativité générale (1915), dans le but de rendre sa théorie compatible avec...).


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 (Une combinaison peut être :). Jusqu'en 2013 et les premiers résultats de Planck, le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) 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 septembre 2008.), 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 masse volumique d'un corps pris comme référence....) de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état...) dans l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) 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 gravitation. En deçà de 100, on parle plutôt de groupe de galaxies, même si la frontière entre groupe et amas n'est pas clairement...), 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 (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse grave)....) 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 (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte pour prendre une décision ou pour effectuer un calcul.) 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 codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) dans une analyse complète combinant le fond diffus cosmologique, l'abondance des amas mais aussi leur fonction de corrélation angulaire sur tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.). 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 (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) noire différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la trace, dans l'anneau des entiers d'un...) 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 physique.) "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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Source: CNRS-INSU
 
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