Un nouveau regard porté sur les supernovae de type 1a dans le cadre d’un modèle révisé de l’expansion de l’Univers a conduit les chercheurs à suggérer que l’énergie sombre n’est peut-être pas nécessaire après tout.
Alors qu’il existe actuellement un consensus sur le fait que le tissu de l’espace s’étire à un rythme toujours plus rapide, cette nouvelle étude a montré qu’en remplaçant quelques hypothèses, nos données sur les étoiles lointaines s’adaptent tout aussi bien sans avoir besoin de forces mystérieuses et inexpliquées.
Des chercheurs de l’université de Canterbury, en Nouvelle-Zélande, sont intervenus dans le débat sur la meilleure façon d’interpréter la désormais célèbre signature de l’expansion cosmique que l’on trouve dans le spectre de la lumière émise par des objets lointains appelés supernovae de type 1a.
Ces types d’explosions stellaires sont clairement identifiables et il est généralement admis que leurs pics de luminosité sont similaires, ce qui en fait des repères idéaux pour les astrophysiciens afin de mesurer les distances extrêmes dans l’espace.
D’après les différences subtiles de couleurs des supernovae, observées par des télescopes tels que Hubble, il semble que les supernovae lointaines se déplacent un peu plus lentement que celles qui sont plus proches de nous.
Les objets plus éloignés étant des instantanés virtuels d’événements passés, il est raisonnable de conclure que le taux d’expansion de l’Univers s’est accéléré.
Pour que l’espace s’étende plus vite que la matière qu’il contient ne peut se rassembler sous l’effet de la gravité, il doit y avoir quelque chose qui le pousse.
En l’absence de candidats évidents, les physiciens utilisent le terme générique d ‘”énergie sombre “. Si elle existe, elle représenterait environ 68 % de l’énergie de l’Univers observable.
Ce n’est pas exactement une réponse solide, mais jusqu’à ce qu’une meilleure théorie émerge, l’énergie sombre est plus facile à dire que “tous ces trucs qui font que l’Univers se développe plus vite”
Bien qu’ils existent depuis près de deux décennies, l’accélération de l’Univers et sa cause mystérieuse font encore régulièrement l’objet d’une attention particulière.
Et pour cause : un certain nombre d’hypothèses doivent être acceptées pour que cette histoire ait un sens.
Par exemple, notre position dans l’espace par rapport à d’autres structures massives pourrait influencer la forme de l’espace, ce qui, à son tour, pourrait avoir une incidence sur la façon dont la lumière s’y déplace.
Nous supposons également que les supernovae de type 1a sont effectivement de bons repères cosmiques, ce qui pourrait avoir quelques exceptions.
Dans l’ensemble, ces hypothèses sont beaucoup plus logiques que toute autre solution et ne devraient pas obliger à repenser radicalement l’idée de base.
Toutefois, une hypothèse pourrait rendre superflue la nécessité de l’énergie sombre. Elle concerne un élément mathématique vieux d’un siècle, l’équation de Friedman.
Cette équation alimente quelque chose appelé la relativité générale. Le modèle d’espace Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW), qui décrit l’expansion ou la contraction de l’espace par rapport à l’espace
Ce modèle de l’espace est supposé être comme une vaste feuille de caoutchouc, reliée entre elle et pratiquement identique partout.
Bien sûr, l’Univers n’est pas qu’une vaste feuille de caoutchouc ; il ressemble plutôt à une vaste feuille de caoutchouc parsemée de sable, de billes et de boules de bowling, ce qui, en termes cosmologiques, est appelé le modèle Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM).
La plupart des débats sur l’évolution de la forme de l’Univers au cours des 20 dernières années se sont concentrés sur la différence que ces boules de bowling devraient faire dans l’expansion de l’espace.
Mais David Wiltshire, de l’université de Canterbury, s’est demandé ce qui pourrait se passer si l’on remettait en question le modèle FLRW lui-même.
“Le débat passé est passé à côté d’un point essentiel : si l’énergie sombre n’existe pas, il est probable que la loi d’expansion moyenne ne suit pas l’équation de Friedmann”, explique David Wiltshire.
Plutôt que de se demander si nous devrions modéliser l’Univers comme une feuille vide ou encombrée de matière, Wiltshire et ses collègues se sont demandés ce qui pourrait se passer si nous utilisions un modèle appelé cosmologie du temps.
Dans ce contexte, le temps et la distance sont étalonnés en fonction de la courbure des lieux distincts entre les galaxies et les vides. Il en résulte qu’il est absurde de parler d’un âge distinct de l’Univers dans son ensemble.
Il est important de noter que la cosmologie de l’espace-temps n’a pas besoin d’énergie sombre, car les différences d’étirement de la lumière ne sont pas le résultat d’un Univers en accélération, mais plutôt un artefact de la façon dont nous calibrons le temps et la distance.
L’équipe de chercheurs a appliqué le modèle timescape à un vaste ensemble de données sur les supernovae, et a constaté qu’il correspondait aux changements d’ondes lumineuses et de luminosité avec une probabilité indiscernable du modèle ΛCDM que les cosmologistes privilégient actuellement.
Rien de tout cela ne doit être interprété comme un appel à plier bagage et à ranger l’énergie sombre dans un classeur.
D’une part, il faudrait beaucoup plus de preuves pour convaincre les spécialistes d’abandonner un modèle pour un autre, d’autant que l’enjeu dépasse la simple question de l’énergie sombre.
Mais la confrontation des modèles peut être un bon moyen de s’assurer que les hypothèses existantes sont raisonnables et que les conclusions sont étanches, tout en mettant en évidence les faiblesses qui pourraient éventuellement conduire à des solutions améliorées.
L’énergie sombre n’est pas prête de disparaître. Mais le temps presse, et le jour viendra où nous aurons une meilleure idée de ce qui se cache dans son ombre, si tant est qu’il y ait quelque chose.
Cette recherche a été publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.