Et si l’expansion de l’univers n’était… qu’un mirage ?

Le professeur de physique théorique de l’Université de Genève, Lucas Lombriser, suggère que l’expansion de l’univers pourrait n’être qu’une illusion.

Crédits : NASA/JPL-Caltech/S. Stolovy

Cette refonte de la cosmologie, qui ne manquera pas de faire réagir, propose également des solutions à l’énergie noire et à la matière noire qui restent entourées de mystère. Les détails de ces travaux sont publiés dans la revue Classical and Quantum Gravity.

Nous savons depuis les années 1920 que l’univers est en expansion et depuis les années 1990 que cette expansion s’accélère dans le temps. Autrement dit, à chaque seconde qui passe, l’univers s’agrandit à un rythme toujours plus soutenu.

Nous le savons grâce à un phénomène appelé décalage vers le rouge qui représente l’étirement de la longueur d’onde de la lumière vers l’extrémité la plus rouge du spectre. Concrètement, les galaxies éloignées ont un décalage vers le rouge plus élevé que celles qui sont plus proches de nous.

Cette expansion accélérée est définie par un terme connu sous le nom de constante cosmologique. Celle-ci représente un vrai casse-tête pour les cosmologistes, car les prédictions de sa valeur diffèrent des observations réelles selon les méthodes utilisées, parfois de plusieurs dizaines d’ordres de grandeur.

Généralement, les cosmologistes essaient de résoudre l’écart entre les différentes valeurs en proposant de nouvelles particules ou forces physiques. Ici, le professeur de physique théorique de l’Université de Genève, Lucas Lombriser, change radicalement de méthode.

« Dans ce travail, nous avons mis une nouvelle paire de lunettes pour regarder le cosmos et ses énigmes non résolues en effectuant une transformation mathématique des lois physiques qui le régissent », précise le chercheur à Livescience.

Des fluctuations de la masse des particules

Dans l’interprétation mathématique du physicien, l’univers n’est pas en expansion mais plat et statique, comme on le pensait autrefois. En réalité, les effets observés qui semblent démontrer l’existence d’une accélération de l’expansion de l’univers s’expliqueraient plutôt par l’évolution des masses de particules au fil du temps.

Selon la vision du chercheur, ces particules (photons et électrons par exemple) proviennent d’un champ qui imprègne l’espace-temps. La constante cosmologique est définie par la masse du champ et prend une valeur naturelle qui est de la même échelle que les constantes physiques de la théorie, plutôt que d’être différente de plusieurs ordres de grandeur comme c’est le cas dans les modèles conventionnels.

Ici, parce que ce champ fluctue, les masses des particules auxquelles il donne naissance fluctuent également. En conséquence, la constante cosmologique varie toujours avec le temps. En revanche, dans ce modèle, cette variation ne serait pas due à l’expansion de l’univers, mais à l’évolution de la masse des particules au fil du temps.

Concrètement, ces fluctuations de champ entraîneraient des décalages vers le rouge plus importants pour les amas de galaxies distants que ne le prédisent les modèles cosmologiques traditionnels. « J’ai été surpris de constater que le problème de la constante cosmologique semble tout simplement disparaître dans cette nouvelle perspective sur le cosmos », poursuit le chercheur.

Une théorie intéressante, mais…

Cette nouvelle théorie aborde également l’un des sujets les plus brûlants en cosmologie, à savoir la matière noire. Le chercheur suggère que les fluctuations du champ pourraient également se comporter comme un champ à part composé d’axions (des particules hypothétiques) capable de produire les mêmes effets observés.

Ces fluctuations pourraient aussi éliminer le problème de l’énergie noire, cette force hypothétique dont on pense qu’elle étire le tissu de l’espace, éloignant les galaxies les unes des autres de plus en plus vite. Dans ce modèle, son effet s’expliquerait par des masses de particules prenant un chemin évolutif différent à des moments ultérieurs dans l’univers.

Luz Ángela García, chercheuse post-doctorale à l’Universidad ECCI de Bogotá, en Colombie, s’est dite impressionnée par cette nouvelle interprétation et par le nombre de problèmes qu’elle résout. « L’article est assez intéressant et il fournit un résultat inhabituel pour de multiples problèmes de cosmologie », a-t-elle déclaré.

Il convient naturellement de rester prudent quant à l’interprétation de ces conclusions, explique la chercheuse, dans la mesure où de nombreux éléments de ce modèle théorique ne pourront probablement pas être testés de manière observationnelle, du moins dans un proche avenir.

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Source : Sciencepost