Depuis plus d’un siècle, les astronomes savent que l’Univers est en expansion depuis le Big Bang. Pendant les 8 premiers milliards d’années, le taux d’expansion était relativement constant, car la force de gravité le retenait.
Cependant, grâce à des missions comme le télescope spatial Hubble, les astronomes ont appris qu’il y a environ 5 milliards d’années, le taux d’expansion s’était accéléré.
Cela a conduit à la théorie largement acceptée selon laquelle une force mystérieuse est à l’origine de l’expansion (connue sous le nom d’énergie noire), tandis que certains insistent sur le fait que la force de la gravité peut avoir changé avec le temps.
Il s’agit d’une hypothèse controversée car cela signifie que la théorie générale de la relativité d’Einstein (qui a été validée de neuf manières depuis dimanche) est fausse.
Mais selon une nouvelle étude de la collaboration internationale Dark Energy Survey (DES), la nature de la gravité est restée la même tout au long de l’histoire de l’Univers.
Ces découvertes interviennent peu de temps avant que deux télescopes spatiaux de nouvelle génération (Nancy Grace Roman et Euclid) ne soient envoyés dans l’espace pour effectuer des mesures encore plus précises de la gravité et de son rôle dans l’évolution cosmique.
La collaboration DES est composée de chercheurs d’universités et d’instituts des États-Unis, du Royaume-Uni, du Canada, du Chili, d’Espagne, du Brésil, d’Allemagne, du Japon, d’Italie, d’Australie, de Norvège et de Suisse.
Leurs découvertes de troisième année ont été présentées à la Conférence internationale sur la physique des particules et la cosmologie (COSMO’22), qui s’est tenue à Rio de Janeiro du 22 au 26 août.
Ils ont également été partagés dans un article intitulé “Dark Energy Survey Year 3 Results: Constraints on extensions to Lambda CDM with low lensing and galaxy clustering” paru dans la revue American Physical Society. Examen physique D.
La théorie générale de la relativité d’Einstein, achevée en 1915, décrit comment la courbure de l’espace-temps est modifiée en présence de la gravité.
Depuis plus d’un siècle, cette théorie a prédit avec précision presque tout dans notre Univers, de l’orbite de Mercure et de la lentille gravitationnelle à l’existence de trous noirs.
Mais entre les années 1960 et 1990, deux divergences ont été découvertes qui ont conduit les astronomes à se demander si la théorie d’Einstein était correcte. Premièrement, les astronomes ont noté que les effets gravitationnels des structures massives (telles que les galaxies et les amas de galaxies) étaient incompatibles avec leur masse observée.
Cela a donné naissance à la théorie selon laquelle l’espace est rempli d’une masse invisible qui interagit avec la matière “normale” (également appelée “lumineuse” ou visible) par gravité. Pendant ce temps, l’expansion observée du cosmos (et la façon dont il est soumis à l’accélération) a donné naissance à la théorie de l’énergie noire et au modèle cosmologique Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM).
Cold Dark Matter est une interprétation où cette masse est constituée de grosses particules se déplaçant lentement, tandis que Lambda représente l’énergie noire. En théorie, ces deux forces représentent 95 % de l’énergie totale et du contenu massique de l’Univers, mais toutes les tentatives pour en trouver des preuves directes ont échoué.
La seule alternative possible est que la Relativité doit être modifiée pour tenir compte de ces écarts. Pour savoir si tel est le cas, les membres du DES ont utilisé le télescope Victor M. Blanco de 4 mètres de l’observatoire interaméricain Cerro Telolo au Chili pour observer des galaxies jusqu’à 5 milliards d’années-lumière.
Ils espéraient déterminer si la gravité a varié au cours des 5 derniers milliards d’années (depuis le début de l’accélération) ou sur des distances cosmiques. Ils ont également examiné les données d’autres télescopes, dont le satellite Planck de l’ESA, qui cartographie le fond diffus cosmologique (CMB) depuis 2009.
Ils ont porté une attention particulière à la façon dont les images qu’ils ont vues contenaient de subtiles distorsions dues à la matière noire (lentille gravitationnelle). Comme l’illustre la première image publiée par le télescope spatial James Webb (JWST), les scientifiques peuvent déduire la force de la gravité en analysant la mesure dans laquelle une lentille gravitationnelle déforme l’espace-temps.
Jusqu’à présent, la collaboration DES a mesuré les formes de plus de 100 millions de galaxies, et toutes les observations correspondent à ce que prédit la relativité générale. La bonne nouvelle est que la théorie d’Einstein tient toujours, mais cela signifie également que le mystère de l’énergie noire demeure pour le moment.
Heureusement, les astronomes n’auront pas à attendre longtemps avant que de nouvelles données plus détaillées soient disponibles. Premièrement, il y a la mission Euclid de l’ESA, dont le lancement est prévu au plus tard en 2023. Cette mission cartographiera la géométrie de l’Univers, en regardant 8 milliards d’années dans le passé pour mesurer les effets de la matière noire et de l’énergie noire.
D’ici mai 2027, il sera rejoint par le télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA, qui remontera plus de 11 milliards d’années. Ce seront les études cosmologiques les plus détaillées jamais menées et devraient fournir les preuves les plus convaincantes pour (ou contre) le modèle Lambda-CDM.
Comme l’a déclaré la co-auteure de l’étude Agnès Ferté, qui a mené la recherche en tant que chercheuse postdoctorale au JPL, dans un récent communiqué de presse de la NASA :
“Il y a encore de la place pour défier la théorie de la gravité d’Einstein, car les mesures deviennent de plus en plus précises. Mais nous avons encore un long chemin à parcourir avant d’être prêts pour Euclide et Romain. Par conséquent, il est essentiel que nous continuions à collaborer.” avec des scientifiques du monde entier. sur ce problème comme nous l’avons fait avec le Dark Energy Survey.
De plus, les observations de Webb sur les premières étoiles et galaxies de l’Univers permettront aux astronomes de suivre l’évolution du cosmos depuis ses premières périodes. Ces efforts ont le potentiel de répondre à certains des mystères les plus pressants de l’Univers.
Celles-ci incluent la manière dont la relativité et la masse et l’expansion observées de l’univers coïncident, mais pourraient également fournir des informations sur la manière dont la gravité et les autres forces fondamentales de l’univers (telles que décrites dans la mécanique quantique) interagissent – une théorie du tout (ToE).
S’il y a une chose qui caractérise l’ère actuelle de l’astronomie, c’est la façon dont les études à long terme et les instruments de nouvelle génération se rejoignent pour tester ce qui a été jusqu’à présent l’étoffe de la théorie.
Les percées potentielles auxquelles ceux-ci pourraient conduire ne manqueront pas de nous ravir et de nous embrouiller. Mais finalement, ils révolutionneront notre façon de voir l’Univers.
Cet article a été initialement publié par Universe Today. Lire l’article d’origine.