Après de nouvelles mesures, il semblerait que l'expansion de l'univers soit trop forte...

Des mesures fines effectuées avec Hubble, qui montrent une accélération de l'expansion trop forte, jettent un doute sur le modèle cosmologique standard.

Peut-être faut-il réviser nos idées sur l'énergie noire, dont l'un des découvreurs, le prix Nobel de physique Adam Riess, fait partie de l'équipe qui présente cette étude. Varie-t-elle dans le temps ? Ou bien doit-on donner du poids à l'hypothèse des neutrinos stériles ? L'astrophysicien Alain Blanchard nous donne son avis.

La nature de l’énergie noire, que l’on peut décrire en ajoutant aux équations de la relativité générale un terme baptisé « constante cosmologique », fascine probablement plus les théoriciens que celle de la matière noire. C’est d’elle que dépend le destin ultime de notre univers observable parce que c’est elle qui contrôle son expansion.

L’hypothèse la plus naturelle, peut-être la plus économe, consiste à l’interpréter comme la manifestation de l’état d’énergie minimale des champs de matières et de forces quantiques. Elle se comporte alors comme une vraie constante dans les équations d’Einstein, ce qui veut dire que sa valeur ne devrait pas changer dans l’espace ni dans le temps.

Si tel est le cas, l’univers devrait continuer son expansion accélérée à tout jamais et, d’ici 3.000 milliards d’années, il sera méconnaissable.

Mais si l’énergie noire est la manifestation d’une nouvelle physique, sa valeur peut évoluer dans le temps et peut-être dans l’espace. Il se peut alors que l’expansion se change en contraction et que le cosmos observable finisse par un Big Crunch, et éventuellement que celui-ci s’accompagne d’un rebond pour une nouvelle phase d’expansion.

La constante de Hubble dépend de la nature de l'énergie noire

Or, plusieurs modèles dans lesquels l’énergie noire est variable prédisent que la fameuse constante de Hubble, qui est en quelque sorte une mesure de la vitesse d’expansion de l’univers, doit elle-même varier selon des lois précises, reflétant la nature de l’énergie noire.

Pour faire le tri entre toutes les lois possibles d’évolution dans le temps de la constante de Hubble, et donc les modèles admissibles d’énergie noire, il faut pouvoir mesurer précisément cette constante. C’est à cette tâche que s’est attelé Adam Riess. Le prix Nobel de physique a pour cela utilisé le télescope Hubble et, comme il l’explique avec ses collègues dans un article déposé sur arXiv, il est tombé sur une énigme.

Une accélération anormalement élevée de l'expansion de l'univers

Les chercheurs n’ont plus qu’une erreur de 2,4 % sur sa valeur alors qu’elle était de 3,3 % il y a encore quelques années. L’amélioration semble faible mais elle suffit déjà pour mettre en évidence, à défaut de vraiment prouver, une accélération anormalement élevée de l’expansion de l’univers, non prédite à partir des analyses actuelles du rayonnement fossile observé par Planck dans le cadre du modèle cosmologique standard.

Les analyses des données de Planck semblent robustes. Donc, à moins d’un biais systématique quelconque dans les mesures réalisées par Riess et ses collègues, les données de Planck sont en désaccord avec celles de Hubble. Pour les accorder, il faudrait modifier le modèle cosmologique standard, c'est-à-dire nos idées sur l’énergie noire ou la matière noire. Jusqu’à aujourd’hui, les observations semblaient indiquer que l’énergie noire était bien décrite par une vraie constante cosmologique. Peut-être n’est ce pas le cas...

Une autre possibilité est qu’il existe une quatrième famille de neutrinos dans l’univers. Des neutrinos massifs dit stériles sont proposés depuis un certain temps comme des candidats crédibles au titre de particules de matière noire. Les données de Planck ne sont cependant pas très favorables à cette hypothèse, bien qu’elles ne puissent pas l’exclure selon les chercheurs. Dans tout les cas de figure, si cette accélération anormale existe vraiment, elle pointe vers de la nouvelle physique.

Source : futura-sciences.com