L'Univers serait plus chaud que prévu

Publié par Redbran le 28/05/2021 à 13:00
Source: Université de Genève
Des chercheurs de l'UNIGE sont parvenus à réconcilier la théorie cosmologique et les observations faites de l'Univers en considérant que celui-ci est plus chaud que ce l'on croyait jusqu'à présent.


La galaxie d'Andromède, notre plus proche voisine à 2,5 millions d'années-lumière. Cette galaxie, ainsi que la nôtre et des centaines d'autres, forment le superamas de la Vierge (Le superamas de la Vierge, également appelé superamas local, est un superamas de galaxies qui...), qui s'étend sur environ 100 millions d'années-lumière. © DR

Les astrophysicien-nes se heurtent encore aujourd'hui à diverses contradictions entre les théories cosmologiques et les mesures prises grâce aux différents outils de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...). Quatre valeurs posent principalement problèmes: la vitesse (On distingue :) de l'expansion de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) aujourd'hui, l'ampleur des variations de densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) au sein de l'Univers, et les variations de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) et de trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) primordiale de l'Univers. En ne considérant plus dans leurs calculs la température de la lumière et la courbure (Intuitivement, courbe s'oppose à droit : la courbure d'un objet géométrique est...) de l'Univers, des chercheurs de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE) sont parvenus à réconcilier la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) avec les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) d'analyse. La raison ? Nous vivrions dans une région de sous-densité de l'Univers qui fausserait légèrement les calculs et aboutirait à ces incohérences. Ces résultats, à lire dans la revue Physical Review D, ouvrent de nouvelles perspectives pour les théories cosmologiques, qui permettraient de répondre à de nombreuses questions encore en suspens.

Les théoriciens et théoriciennes en cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système...) sont confronté-es à différentes incohérences entre leurs résultats de calcul et les mesures prises grâce aux satellites (Satellite peut faire référence à :). La première incohérence concerne la vitesse de l'expansion de l'Univers. "Nous pouvons mesurer cette vitesse soit grâce aux supernovas - des étoiles en fin de vie (La vie est le nom donné :) qui implosent -, soit grâce à la lumière du fond diffus cosmologique (Le fond diffus cosmologique est le nom donné au rayonnement électromagnétique issu...) (FDC) - le rayonnement électromagnétique (Un rayonnement électromagnétique désigne une perturbation des champs électrique...) que l'on observe dans tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) l'Univers", explique Benjamin Bose, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Département de physique théorique (La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois...) de la Faculté des sciences de l'UNIGE. Mais ces deux mesures donnent un résultat qui diffère de plus de 10% et qui ne peut être expliqué par des erreurs d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...). La deuxième incohérence concerne l'ampleur de la variation de la densité de la matière dans l'Univers, qui à nouveau diffère de 8% si on la calcule à partir du FDC ou à partir des galaxies de l'Univers local. Enfin, les deux dernières incohérences sont des caractéristiques statistiques (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle...) des variations de la température et de la trajectoire de la lumière du FDC. Dans ce cas, les théories ne parviennent pas à s'accorder aux mesures observées techniquement par les scientifiques.

Une théorie simple pour aligner les résultats

La recherche tente encore aujourd'hui de résoudre ces contradictions, en mettant toutefois l'accent sur l'une ou l'autre problématique. Benjamin Bose et Lucas Lombriser, professeur au Département de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) théorique de l'UNIGE, ont cherché à réconcilier ces quatre incohérences grâce à une seule et même théorie, qui elle-même n'introduirait pas de nombreuses autres hypothèses à vérifier. Pour ce faire, ils ont choisi d'analyser les données observationnelles de ces contradictions en ne prenant pas en compte une température particulière de la lumière du FDC - que l'on considère comme fixe -, et la courbure de l'Univers. "En ôtant ces deux données, non seulement les incohérences de la température de la lumière et de sa trajectoire diminuent, mais celles liées à la vitesse de l'expansion de l'Univers aujourd'hui et de la différence de densité maximale de la matière disparaissent, avec des mesures statistiques qui s'accordent !", s'enthousiasme Benjamin Bose. Mais comment expliquer cela ?

La Terre serait située dans une région de sous-densité de l'Univers

Lucas Lombriser a posé l'hypothèse suivante: la Terre serait située dans une région de sous-densité de l'Univers par rapport à la moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...). "C'est pourquoi les mesures observationnelles que nous prenons sont légèrement décalées, avec une température du fond diffus cosmologique un peu plus élevée que la température que nous observons localement", explique le professeur genevois. Cette hypothèse est notamment corroborée par les comparaisons effectuées dans les galaxies voisines, qui appuieraient que la Terre est bel (Nommé en l’honneur de l'inventeur Alexandre Graham Bell, le bel est unité de...) est bien dans une région moins dense de l'Univers que la moyenne.

Selon cette théorie cosmologique, la température de la lumière du FDC serait donc plus élevée que celle que l'on mesure avec nos appareils et que l'on utilise dans les recherches. Et cette différence tronquerait les calculs et aboutirait à ces incohérences.

A présent, il s'agit pour les chercheurs de l'UNIGE de refaire leur analyse de données en partant du principe que l'on vit dans une région de sous-densité de l'Univers. "Nous montrons ici que nous n'avons pas besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) d'une nouvelle physique pour résoudre les problèmes scientifiques qui se posent à nous. Il s'agit peut-être simplement d'adopter un nouveau point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...)", conclut Benjamin Bose.

Publication:
Cette recherche est publiée dans Physical Review D, DOI: 10.1103/PhysRevD.103.L081304

Contacts:
- Benjamin Bose (anglais) - Post-doctorant au Département de physique théorique - Faculté des sciences - Benjamin.Bose at unige.ch
- Lucas Lombriser (anglais) - Professeur assistant au Département de physique théorique - Faculté des sciences - Lucas.Lombriser at unige.ch
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