Quand vous êtes à l’intérieur de quelque chose, il est difficile de voir sa forme. Nous découvrons encore de nouvelles choses sur la forme de notre galaxie.
La forme de l’Univers ? C’est beaucoup plus difficile à évaluer, mais des années de données d’observation, de modèles cosmologiques et de physique suggèrent qu’il est plat. Envoyez un faisceau de photons à travers le vide, et il continuera à avancer en ligne droite.
Une nouvelle étude soutient le contraire. Sur la base de données publiées l’année dernière et recueillies par le satellite Planck de l’Agence spatiale européenne, des astronomes ont soutenu que l’Univers est en fait incurvé et fermé, comme une sphère qui se gonfle.
Cela signifie que ce faisceau de photons reviendrait finalement à son point de départ, en croisant d’autres faisceaux qui resteraient parallèles dans le scénario de l’Univers plat.
Et ce serait un gros problème. Selon une équipe internationale d’astronomes dirigée par Eleonora Di Valentino, de l’université de Manchester au Royaume-Uni, leurs résultats constituent une “crise cosmologique” qui appelle à “repenser radicalement le modèle actuel de concordance cosmologique”
Selon eux, l’indice de la courbure de l’Univers réside dans la façon dont la gravité déforme la trajectoire de la lumière, un effet prédit par Einstein appelé ” lentille gravitationnelle”.
Et il ne s’agit pas de n’importe quelle lumière, mais du Big Bang, lorsque les premiers atomes neutres de l’Univers se sont formés. Le fond diffus cosmologique (CMB). Il s’agit du rayonnement électromagnétique restant dans l’espace entre les étoiles et les galaxies, qui remonte à environ 380 000 ans après le Big Bang
Une fois que vous avez bloqué toutes les autres sources de lumière, l’espace brille, très faiblement, une sorte de fond statique. C’est la lumière la plus ancienne de l’Univers.
Si l’on examine les données du satellite Planck, et en particulier celles de 2018, on constate que le CMB subit une lésion gravitationnelle plus forte qu’elle ne devrait. La collaboration Planck a appelé cette anomalieAlens, et elle doit encore être résolue, mais l’équipe pense qu’une explication pourrait être la forme de l’Univers.
“Un Univers fermé peut fournir une explication physique à cet effet, les spectres du fond diffus cosmologique de Planck préférant désormais une courbure positive à un niveau de confiance supérieur à 99 %”, écrivent-ils.
“Ici, nous approfondissons la preuve d’un Univers fermé à partir de Planck, en montrant qu’une courbure positive explique naturellement l’amplitude anormale de l’effet de lentille.”
Un Univers courbé peut expliquer cette seule anomalie, mais il y a plusieurs gros problèmes – dont le moindre n’est pas que toutes les autres analyses des ensembles de données Planck, y compris les données héritées de 2018, ont conclu que nos modèles cosmologiques sont corrects. Cela inclut l’Univers plat.
Il existe également d’autres problèmes, et l’équipe a pris soin de les mentionner dans son article. L’un d’eux est la constante de Hubble, le taux d’expansion de l’Univers, qui est une épine dans le pied de la cosmologie. Il n’y a pas deux mesures de la constante de Hubble qui concordent, et la courbure de l’Univers rend sa prédiction encore plus difficile.
Les données relatives à l’énergie noire – l’énergie inconnue qui accélère l’expansion de l’Univers – sont également incompatibles avec le modèle d’Univers fermé, tout comme les relevés d’oscillation acoustique des baryons des données de cisaillement cosmique obtenues à partir des observations de lentilles gravitationnelles.
Un autre nouvel article suggère également que la divergence entre Plancket Alens est une sorte d’anomalie dans les données (bien qu’il doive encore faire l’objet d’un examen par les pairs).
Les astrophysiciens George Efstathiou et Steven Gratton, de l’université de Cambridge, ont également analysé les données Planck 2018 et ont trouvé des preuves de courbure… mais lorsqu’ils les ont comparées à d’autres ensembles de données Planck et aux données d’oscillation acoustique des baryons, ils ont trouvé “des preuves solides en faveur d’un Univers spatialement plat”
Donc, d’une manière générale, la plupart des données semblent être en faveur d’un Univers plat, plutôt qu’un Univers fermé – sauf pour cette anomalie d’Alens. Comme un caillou dans votre chaussure, ou une bavure dans votre chemise, elle continue à vous titiller. Et nous ne savons pas si l’écart entre cette anomalie et toutes les autres mesures est réellement significatif ou s’il s’agit d’un problème humain.
C’est une question qui doit être résolue, mais pour l’instant, ce n’est peut-être pas possible.
“De futures mesures sont nécessaires pour déterminer si les discordances observées sont dues à des phénomènes systématiques non détectés, à une nouvelle physique ou simplement à une fluctuation statistique”, écrivent les chercheurs dans leur article.
Nous attendrons avec impatience.
La recherche a été publiée dans Nature Astronomy.