Puppis RS étoile variable céphéide. (NASA/ESA/Hubble Heritage Team/Hubble-Europe Collaboration/H. Bond) Il y a un problème avec le taux d'accélération de l'expansion de l'Univers.
Plus précisément, il y a un problème avec la façon dont nous mesurons le taux d'accélération de l'expansion de l'Univers, appelé le Constante de Hubble . Nous avons deux méthodes principales pour mesurer la constante de Hubble, et peu importe combien de fois nous les appliquons, elles donnent toujours des résultats différents.
Cela a conduit certains à suggérer que nous avons besoin d'une nouvelle physique pour expliquer l'écart. Mais le physicien théoricien Lucas Lombriser de l'Université de Genève en Suisse a proposé une approche différente.
Selon Lombriser, si la galaxie de la Voie lactée flotte dans une vaste cavité de faible densité dans l'espace, cela pourrait expliquer pourquoi les mesures ne correspondent pas. En ajustant nos équations pour tenir compte de cette différence de densité, nous pourrions réduire considérablement l'écart de mesure.
Mais avant d'entrer dans les détails, nous devons expliquer brièvement les deux mesures de la constante de Hubble.
La première est basée sur la fond de micro-ondes cosmique (CMB), la faible lueur du rayonnement de fond imprégnant l'Univers, laissé par le Big Bang . Le CMB a été cartographié de manière assez complète par un certain nombre d'enquêtes, nous savons donc qu'il a des régions plus chaudes et plus froides qui correspondent aux expansions et aux contractions de la matière dans l'Univers primordial.
Ceux-ci peuvent être étudiés pour en savoir plus sur l'histoire de l'expansion de l'Univers. Sur la base de ces informations, les calculs de la constante de Hubble renvoient généralement un résultat aux alentours d'environ 67,4 kilomètres par seconde par mégaparsec.
L'autre méthode pour arriver à la constante de Hubble consiste à mesurer les distances aux objets avec une luminosité connue, comme les supernovae de type Ia extrêmement brillantes et Étoiles variables céphéides , un type d'étoile qui a une relation connue entre sa luminosité et ses pulsations périodiques.
Connaître leur luminosité absolue permet aux astronomes de calculer la distance à ces objets, car la luminosité s'estompe avec la distance à un rythme connu; par conséquent, nous nous référons parfois à des objets tels que bougies standards .
Cette dernière méthode renvoie un taux d'expansion différent de celui que nous obtenons lorsque nous observons le fond diffus cosmologique. Supernovae de type Ia a récemment renvoyé un résultat de 72,8 kilomètres par seconde par mégaparsec. Variables céphéides extragalactiques dans les galaxies hôtes de supernova Ia a donné un résultat encore plus sauvage - 74,03 kilomètres par seconde par mégaparsec.
'Ces deux valeurs n'ont cessé de se préciser pendant de nombreuses années tout en restant différentes l'une de l'autre', Lombriser a dit .
'Il n'en fallait pas plus pour déclencher une polémique scientifique et même susciter l'espoir excitant que nous avions peut-être affaire à une 'nouvelle physique'.'
Mais le modèle de bougie standard a une faiblesse. La équations pour calculer l'expansion de l'espace, supposons une répartition homogène de la masse dans tout l'Univers. À grande échelle, c'est probablement plus ou moins vrai - mais à plus petite échelle, ce n'est peut-être pas le cas.
Et cela pourrait affecter le comportement de l'espace qui nous entoure. Parce que si notre galaxie d'origine se trouve dans une bulle de faible densité, l'attraction gravitationnelle de la coquille de densité plus élevée à l'extérieur de la bulle donnerait aux galaxies qu'elle tire un petit coup de pouce d'accélération - les faisant sembler se déplacer plus rapidement que ne le suggère l'expansion de l'Univers.
'Si nous étions dans une sorte de gigantesque 'bulle',' Lombriser a dit , 'là où la densité de matière était nettement inférieure à la densité connue pour l'Univers entier, cela aurait des conséquences sur les distances des supernovae et, in fine, sur la détermination de la constante de Hubble.'
C'est pas la première fois une telle dynamique a été proposée. Mais ce que Lombriser a fait, c'est décrire mathématiquement les paramètres de la bulle qui entraîneraient l'effet observé.
Il a calculé que si nous étions dans une bulle d'espace d'environ 250 millions d'années-lumière de diamètre, avec moins de la moitié de la densité de masse de l'espace qui l'entoure, alors les calculs standard de la bougie Hubble Constant seraient plus cohérents avec le fond cosmique des micro-ondes Hubble Constant calculs.
Et nous savons que de tels vides de faible densité existent, car l'Univers est un endroit étrangement aggloméré. La voie lactée est juste au bord d'un . Il fait au moins 150 millions d'années-lumière de diamètre et peut-être jusqu'à 300 millions d'années-lumière.
Cependant, avant de pouvoir annoncer que le mystère a été résolu, nous devons garder à l'esprit d'autres recherches récentes ont trouvé que la structure locale de l'Univers n'a aucun effet sur les mesures de bougie standard de la constante de Hubble.
Cela ne signifie toujours pas que nous avons besoin d'une nouvelle physique. Pourtant, d'autres recherches ont suggéré que notre la compréhension des supernovae de type Ia est défectueuse , et que nous pourrions mal calculer leur luminosité. Une autre étude suggère qu'il pourrait y avoir eu un autre type de énergie noire qui fournissait accélération supplémentaire dans l'Univers primordial .
Mais Lombriser pense que sa théorie a des fondements.
'La probabilité qu'il y ait une telle fluctuation à cette échelle est de une sur 20 à une sur cinq, ce qui signifie que ce n'est pas un fantasme de théoricien', il a dit .
'Il y a beaucoup de régions comme la nôtre dans le vaste Univers.'
La recherche a été publiée dans Lettres de physique B .