Expliquer le développement de la structure cosmique

Des recherches menées par un jeune scientifique vietnamien à l'Université du Michigan (États-Unis) ont permis de découvrir des preuves selon lesquelles les grandes structures et les connexions entre les galaxies de l'univers se développent plus lentement que ce que prédit la théorie générale de la relativité d'Einstein.

Dr Nguyen Nhat Minh - Photo : NVCC

À mesure que le temps passe et que l'univers évolue, les scientifiques s'attendent à ce que les grandes structures de l'univers - le réseau de matière qui relie les galaxies - croissent à un certain rythme prédit par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein. Les régions de matière concentrée telles que les galaxies et les amas de galaxies deviennent de plus en plus denses, tandis que les régions de l’espace deviennent de plus en plus vides.

En savoir plus sur la gravité et l'énergie noire

Des chercheurs de l’Université du Michigan ont également montré qu’à mesure que l’énergie noire (un type d’énergie dont la nature est inconnue mais omniprésente dans l’univers) accélère l’expansion de l’univers, l’écart entre la théorie et les données devient de plus en plus apparent. L'auteur principal de l'ouvrage est Nguyen Nhat Minh, un jeune cosmologiste vietnamien, ancien étudiant en physique théorique à l'Université des Sciences de Ho Chi Minh-Ville. La découverte a été publiée dans Physical Review Letters, une revue classée première par Google Scholar en mathématiques et en physique. En raison de l’importance de la découverte, l’étude a été considérée comme un travail remarquable par la rédaction de l’American Physical Society et a été rapportée par de nombreuses revues internationales de physique. Les galaxies sont connectées les unes aux autres partout dans l’univers comme une toile d’araignée géante. Leur répartition dans l’espace n’est pas aléatoire mais tend à se regrouper. En fait, l’ensemble du réseau de matière de l’univers a commencé sous forme de minuscules amas de matière dans l’univers primitif, se développant progressivement en galaxies individuelles et formant finalement des amas et des filaments galactiques. L’univers n’est pas constitué uniquement de matière. Il contient probablement également un composant mystérieux appelé énergie noire. L’énergie noire accélère l’expansion de l’univers entier. Alors que l’énergie noire accélère l’expansion de l’univers, elle a l’effet inverse sur les grandes structures. Le Dr Nhat Minh a analysé : « Si la gravité agit comme un amplificateur qui renforce les perturbations de la matière, les favorisant à se développer en grandes structures, alors l'énergie noire agit comme un atténuateur qui affaiblit les perturbations et entrave le développement de ces structures. » Par conséquent, a-t-il déclaré, « en comprenant comment les structures de l’univers s’assemblent et évoluent, nous pouvons en apprendre davantage sur la nature de la gravité et de l’énergie noire. »

La matière de l'univers primitif s'est progressivement combinée en grandes structures cosmiques à la fin de la période - Illustration : NHAT MINH - MAI THANH

Nous avons été surpris par la valeur statistique élevée des preuves de cette suppression de croissance anormale. Honnêtement, j’ai l’impression que l’univers essaie de nous dire quelque chose. Il appartient désormais à nous, cosmologistes, d’expliquer ces découvertes.

Professeur DRAGAN HUTERER

Continuer à étudier le mouvement des galaxies

Le Dr Nhat Minh et ses collègues, le professeur Dragan Huterer et le Dr Yuewei Wen (tous deux de l'Université du Michigan) ont mené une étude sur l'évolution temporelle des grandes structures tout au long de l'évolution de l'univers en utilisant plusieurs sources de données d'exploration spatiale. Tout d’abord, ils ont utilisé le fond diffus cosmologique (ou CMB), qui est constitué de photons émis peu après le Big Bang qui a créé l’univers, selon Michigan News. Ces photons fournissent un instantané de l’univers primitif. Lorsque les photons se dirigent vers nos télescopes, leur trajectoire peut être déformée par l’attraction gravitationnelle de grandes structures situées le long de leur trajectoire. En étudiant ce phénomène, les chercheurs peuvent déduire la structure et la distribution de la matière dans l’univers. Les cosmologistes ont tiré parti du phénomène de « la lumière provenant de galaxies lointaines d'arrière-plan déformée par les interactions gravitationnelles avec la matière entre elles et les télescopes », déchiffrant les distorsions pour déterminer comment la matière est distribuée entre nous et les galaxies lointaines d'arrière-plan. « L'important est que le fond diffus cosmologique et les galaxies d'arrière-plan soient situés à des distances différentes de nos télescopes, de sorte que la faible lentille gravitationnelle des galaxies nous donne des informations sur la distribution de la matière dans l'univers à un moment plus proche de nous que les informations sur la distribution de la matière déduites de la faible lentille gravitationnelle du fond diffus cosmologique », a expliqué Nhat Minh à Michigan News. Pour suivre l’évolution de la structure à des époques encore plus tardives, les cosmologistes continuent d’étudier les mouvements des galaxies dans l’univers proche. Lorsque les galaxies tombent sous l’influence gravitationnelle des structures cosmiques, leurs mouvements fournissent des informations directement liées à l’évolution de cette structure.

De nouveaux résultats de recherche expliquent la « contradiction S8 » ?

La nouvelle découverte des chercheurs a le potentiel de résoudre la soi-disant « contradiction S8 » en cosmologie. S8 est un paramètre décrivant l'évolution de la structure cosmique. Des désaccords sont apparus lorsque les scientifiques ont utilisé deux méthodes différentes pour déterminer la valeur de S8 et que les valeurs obtenues à partir des deux méthodes ne concordaient pas. La première méthode utilise des photons du fond diffus cosmologique, qui présente une valeur S8 plus élevée que celle déduite des mesures de lentille gravitationnelle faible (qui étire et courbe la forme observée des galaxies) et de regroupement de galaxies. Aucune des méthodes ci-dessus ne permet de mesurer le développement de la structure à l’heure actuelle. Au lieu de cela, ils étudient la structure à des époques antérieures, puis extrapolent jusqu’à nos jours en supposant que le modèle standard est un modèle précis de l’univers. La structure obtenue à partir du fond diffus cosmologique est plus proche de l'univers primitif, tandis que la structure obtenue à partir de la lentille gravitationnelle et de l'amas de galaxies provient de l'univers ultérieur, plus proche de l'époque actuelle. Selon le Dr Nhat Minh, les découvertes des chercheurs sur la suppression de la croissance de la matière et de la structure dans la période tardive de l'univers rendront les deux valeurs S8 des deux mesures ci-dessus totalement cohérentes l'une avec l'autre.

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