Depuis quelques mois, le débat s'intensifie quant à savoir si la modification des équations de la mécanique céleste newtonienne, la théorie appelée Mond, est vérifiée ou au contraire réfutée par des observations récentes. Un nouvel élément vient d'être apporté à ce débat en le reliant à un autre, celui de l'énigmatique désaccord entre les deux déterminations de la vitesse d'expansion du cosmos observable, la fameuse tension de Hubble.
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On dit souvent que c'est Edwin HubbleEdwin Hubble qui a découvert l'expansion de l'espace, confirmant une prédiction de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Mais la réalité est un peu différente. Ce que Hubble a fait, c'est montrer clairement qu'il existait une relation de proportionnalité, avec une constante, entre le décalage spectral vers le rouge des galaxies et leurs distances à la Voie lactée. Pour lui, excellent observateur mais nullement un théoricien, ce décalage était un simple effet Doppler.
C'est Georges LemaîtreGeorges Lemaître qui non seulement avait découvert la loi avec la constante appelée aujourd’hui de Hubble-Lemaître avant Hubble, mais qui avait compris et montré que cette loi était due à l'étirement de la longueur d'onde d'un photon au cours de son voyage vers nos détecteurs dans nos télescopestélescopes. Plus ce voyage avait été long, plus l'expansion de l'espace avait eu le temps de cet étirement. On peut montrer également que cette constante, qui est en quelque sorte une mesure de la vitessevitesse d'expansion du cosmoscosmos observable à un moment de son histoire varie dans le temps.
En observant le rayonnement fossile, la plus vieille lumière de l’Univers, le satellite Planck nous a fourni des données qui sélectionnent une solution possible des équationséquations de la cosmologiecosmologie. On en déduit des lois d'évolution de la constante de Hubbleconstante de Hubble permettant de calculer celle que nous observons aujourd'hui.
Deux mesures divergentes pour la vitesse de l'expansion de l'Univers
Depuis plusieurs années il y a une tension grandissante, comme disent les cosmologistes, entre cette valeur prédite à partir des données très soigneusement analysées de PlanckPlanck et la mesure de la constante de Hubble-Lemaître déduite de l'étude des supernovaesupernovae au cours des derniers milliards d'années, étude qui avait conduit à la découverte de l'expansion accélérée depuis ce temps de l'UniversUnivers observable.
On ne sait pas très bien comment interpréter ce désaccord, les deux méthodes ayant été scrupuleusement examinées et semblant fiables et exemptes d'erreurs (on se souvient toutefois qu’on avait pensé de même des données qui semblaient prouver que des neutrinos pouvaient aller plus vite que la lumière).
Dans cette vidéo, le Dr Adam Riess, lauréat du prix Nobel, explique le phénomène connu sous le nom de « tension de Hubble » et l'importance de ce mystère pour notre compréhension de l'Univers. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © NASA's Goddard Space Flight Center
Pour avancer, il faudrait peut-être mieux comprendre la nature de l'accélération de l'expansion et pour cela peut-être faire intervenir une nouvelle physiquephysique. Techniquement, il faudrait comprendre la physique ce qui se cache derrière la fameuse constante cosmologiqueconstante cosmologique d'EinsteinEinstein qui est en fait vraiment l'objet dont on parle lorsqu'il est question d'énergie noireénergie noire.
Certains (comme l'astrophysicien Thomas Buchert) ont proposé et montré que la constante d'Einstein pouvait apparaître naturellement si le cosmos, même observé à suffisamment grande échelle, au-delà de quelques centaines de millions d'années-lumièreannées-lumière, ne pouvait toujours pas être considéré comme un fluide homogène et isotropeisotrope de galaxies, contrairement à ce que l'on pense savoir.
Toutefois, en général, la communauté scientifique pense qu'on n'arrive pas de cette manière à reproduire l'amplitude de l'accélération constatée.
Remarquablement, un article récemment publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) et dont une version se trouve en accès libre sur arXiv reprend l'idée que notre Univers est moins homogène que nous ne le pensons. Bien qu'il ne soit toujours pas question de rendre compte complètement de l'accélération de son expansion, en postulant que notre Galaxie se trouve presque au centre d'une zone de sous-densité en matièrematière dans l'Univers (une sorte de bulle de vide comme celles que l’on connaît entrelacées par des filaments de galaxies et d’amas de galaxies), il est possible d'éliminer la fameuse tension de Hubble et de réconcilier toutes les observations.
Enfin, presque, parce que pour cela les chercheurs font aussi intervenir la théorie Mondthéorie Mond, l'alternative à la théorie de la matière noirematière noire qui postule l'existence de particules toujours inobservées, sur Terre ou dans l'espace, dans des détecteurs. Mond modifie les lois de la mécanique céleste de NewtonNewton, théorie de la gravitationgravitation et loi de la mécanique des particules comprises.
Une bulle cosmique incompatible avec le modèle cosmologique standard ?
L'article qui propose cette solution à l'énigme de la tension de Hubble peut laisser songeur. Dans l'équipe derrière lui, on trouve les noms de deux chercheurs bien connus pour leurs travaux en soutien à la théorie Mond proposée au début des années 1980 par le physicienphysicien israélien Mordehai Milgrom.
Il y a ainsi Pavel Kroupa de l'Institut Helmholtz de radiophysique et de physique nucléaire de l'université de Bonn en Allemagne, mais surtout Indranil Banik de l'université St. Andrews (Royaume-Uni). Or, ce dernier est l'un des co-auteurs d'un article retentissant publié il y a peu faisant état d'une réfutation de la théorie Mond par les données astrométriques de la mission GaiaGaia de l'ESAESA, observant des étoilesétoiles doubles dans la Voie lactée. Futura va revenir bientôt dans un autre article sur cette question.
Dans le communiqué de l'université de Bonn, Pavel Kroupa explique que la bulle de sous-densité que lui et ses collègues postulent (il existe des indices de son existence réelle avec ce que l'on appelle le Vide KBC - en anglais KBC Void ou Local Hole - nommé d'après les astronomesastronomes Ryan Keenan, Amy Barger et Lennox Cowie qui l'ont étudié en 2013, et il se trouve que la Voie lactée n'est pas très loin de son centre), et dont le contenu est attiré par la matière plus densément répartie entourant cette bulle, a une taille et des caractéristiques qui ne semblent pas compatibles avec le modèle standardmodèle standard. Ce qui semble sûr, c'est que l'on peut naturellement la produire dans des simulations cosmologiques si, justement, on remplace la gravitation selon Newton par la gravitation selon Milgrom, qui accélère la formation des structures galactiques.
Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Cosmology Talks
En fait, Indranil Banik, Moritz Haslbauer et Pavel Kroupa avaient proposé il y a des années déjà certaines des idées dont il est question aujourd'hui au sein d'un modèle cosmologique basé sur Mond mais aussi une petite composante de matière noire chaude sous la forme de ce que l'on appelle des neutrinos stériles et qui permettait de résoudre plusieurs problèmes du modèle cosmologique standardmodèle cosmologique standard comme l'existence du Vide KBC et la tension de Hubble, comme on peut le voir dans la vidéo ci-dessus.
