Des chercheurs de l’Université de Genève ont tenté de réconcilier théories cosmologiques et observations. Le modèle qu’ils ont établi nous place dans une région de sous-densité par rapport au reste du cosmos, rendant alors l’Univers plus chaud qu’indiqué par les mesures précédentes.
C’est l’infiniment grand qui est à l’honneur en cosmologie, dont les spécialistes tentent de comprendre l’évolution de l’Univers tout entier, de sa naissance jusqu’à sa fin. Du Big Bang aux divers scénarios de fin de l’Univers en passant par son expansion, les scientifiques percent les mystères du cosmos à travers l’observation de sa plus ancienne image : le fond diffus cosmologique, aussi appelé rayonnement fossile. Il correspondrait aux vestiges de l’Univers jeune, peu après le Big Bang, âgé de 13,8 milliards d’années.
Grâce au rayonnement fossile, les scientifiques déduisent des éléments importants qui leur permettent ensuite de réaliser des modèles cosmologiques, et de mieux comprendre l’Univers dans sa globalité. Mais des écarts demeurent dans les valeurs de plusieurs paramètres, qui diffèrent soit selon les méthodes d’observations, soit entre la théorie et la mesure. C’est ce qu’ont tenté de résoudre deux physiciens théoriciens de l’Université de Genève (UNIGE). En choisissant de ne pas fixer la température du rayonnement fossile et la courbure de l’Univers, ils sont parvenus à réconcilier théorie et mesures. Pour cela ils ont émis l’hypothèse que nous serions dans une zone de sous-densité de l’Univers, qui expliquerait les incohérences rencontrées en cosmologie. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Physical Review D le 27 avril 2021.
La difficulté de mettre en accord théorie et mesures
Alors que de nombreuses énigmes restent à résoudre en cosmologie, comme la nature de l’énergie noire, responsable de l’expansion de l’Univers, les deux physiciens de l’Université de Genève, Benjamin Bose et Lucas Lombriser, pourraient avoir résolu l’une d’elles : le taux d’expansion de l’Univers. En effet, à ce jour, plusieurs paramètres en cosmologie demeurent soit incohérents selon la méthode de mesure, soit incohérents entre la théorie et la mesure. A commencer par le taux d’expansion de l’Univers qui peut être mesuré par deux méthodes différentes, grâce au fond diffus cosmologique ou grâce à l’étude des supernovas, ces explosions d’étoiles en fin de vie. « On connaît la physique de l’explosion des étoiles. En évaluant leur distance et en observant leur vitesse cosmologique, on peut en déduire à quel point l’Univers s’étend », explique Benjamin Bose, chercheur au Département de physique théorique de la Faculté des sciences de l’UNIGE et premier auteur de la publication. Les deux valeurs de vitesse d’expansion se calculent avec une grande précision, soit une très faible marge d’erreur. Mais un écart de 10% demeure entre les valeurs calculées, écart qui provoque une controverse depuis plusieurs années chez les cosmologistes.
