L’expansion de l’univers est-elle la même partout? De nouvelles recherches suggèrent que ce n’est pas le cas – ce qui pourrait avoir d’énormes implications pour notre compréhension du cosmos.
Les scientifiques dirigés par Konstantinos Migkas à l’Université de Bonn en Allemagne ont analysé les données sur les rayons X émis par des centaines d’amas de galaxies, révélant que l’univers semble s’étendre différemment dans différentes parties du ciel. Ces résultats semblent vérifier d’autres résultats antérieurs, qui ressemblaient auparavant à des anomalies. Et bien qu’il ne soit pas encore temps de renverser la cosmologie moderne, les scientifiques se demandent déjà si un changement de paradigme est à l’horizon.
« C’est un résultat très excitant, avec un grand potentiel pour des travaux futurs », a déclaré Migkas à Gizmodo dans un e-mail. «Cela peut conduire à repenser la cosmologie. Mais avant de le faire, nous devons nous assurer d’éliminer toutes les autres explications possibles. »
Une pierre angulaire des théories modernes pour expliquer l’univers est qu’il est isotrope, ou uniforme dans toutes les directions, à la plus grande échelle. Cela signifie que, à moins d’interactions plus spécifiques entre les objets, où que vous soyez, les propriétés physiques innées telles que le taux d’expansion de l’univers sont les mêmes partout.
Compte tenu de l’importance de cette hypothèse pour la cosmologie moderne, les scientifiques ont tenté de la tester de diverses manières. Par exemple, la température des radiations les plus éloignées que les astronomes peuvent voir est scandaleusement uniforme, bien qu’il semble y avoir une légère inégalité, appelée anisotropies. Les observations d’un type de supernova utilisé comme calibrateur de distance standard ont révélé à la fois un univers uniforme et un univers légèrement non uniforme, ce qui semble dépendre des supernovae incluses dans l’échantillon. Les scientifiques ont pris de nombreuses autres observations en utilisant diverses sondes, en regardant la lumière visible et le rayonnement infrarouge de galaxies éloignées, de sursauts de rayons gamma ou de sources radio éloignées, toujours avec des résultats variables.
Dans ce cas, l’équipe de scientifiques a comparé la luminosité et la température des rayons X émis par différents amas de galaxies à travers le ciel. Ces valeurs, ainsi que le décalage vers le rouge, ou à quel point la couleur du rayonnement a été décalée par le taux d’expansion de l’univers, sont mesurables sans se fier à des hypothèses sur les propriétés de l’univers. Ils peuvent mesurer ces propriétés à travers le ciel, puis calculer les propriétés dont l’univers aurait besoin pour produire les résultats que nous voyons avec nos télescopes. La recherche est publié ce mois-ci dans la revue Astronomy and Astrophysics.
Les données de l’étude provenaient de divers télescopes à rayons X, y compris ROSAT, XMM-Newton et le télescope à rayons X Chandra, qui ont observé 313 amas de galaxies répartis dans le ciel. Lors de leur analyse, ils ont constaté que l’expansion de l’univers différait légèrement en différents points du ciel. Pour simplifier, imaginez placer les galaxies sur un cadran en expansion, où 12:00 et 6:00 se déplacent vers l’extérieur plus rapidement que prévu tandis que 3:00 et 9:00 se déplacent plus lentement que prévu. Et bien que les différences par rapport à un univers isotrope (aka uniforme) n’étaient pas si grandes si vous regardiez chaque point individuel, l’image globale était beaucoup moins susceptible d’avoir été due au hasard seul.
Migkas a déclaré à Gizmodo que l’équipe n’était pas encore prête à déclarer l’expansion de l’univers anisotrope. Peut-être que des nuages de gaz et de poussière non détectés ont absorbé une partie des rayons X, ce qui rend certains des groupes plus faibles qu’ils ne le devraient autrement. Peut-être que certains des amas de galaxies se déplacent ensemble pour des raisons sans rapport avec l’expansion de l’univers. L’équipe prévoit d’améliorer ses méthodes, notamment en effectuant des mesures dans d’autres longueurs d’onde de la lumière que celles utilisées pour cette étude, a déclaré Migkas.
Un chercheur qui n’était pas impliqué dans l’étude, le professeur Subir Sarkar de l’Université d’Oxford, a expliqué à Gizmodo que les résultats par eux-mêmes sont un écart intéressant par rapport aux attentes mais sont plus convaincants lorsqu’ils sont combinés avec des résultats analysant des galaxies radio-émettrices éloignées, à proximité galaxies infrarouges et supernovae lointaines. En regardant toutes ces données ensemble, il semble que l’univers pourrait vraiment être anisotrope. Cependant, il a averti que ce type de résultat pourrait être sensible aux changements dans l’analyse statistique des données ou dans lesquels des amas de galaxies sont observés.
Pendant ce temps, Alexey Vikhlinin, directeur adjoint adjoint de la Division d’astrophysique des hautes énergies du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, a tweeté qu’il était «prêt à parier« que le papier est de la «science de la cochonnerie». Il a dit à Gizmodo dans un e-mail que la sélection objets cosmiques basé sur la luminosité, comme cela a été fait dans cet échantillon, introduit un bien connu genre de parti pris où l’échantillon est plus brillant que la population globale. Il a déclaré que le document ne corrigeait pas correctement ce biais et pouvait également avoir été victime d’autres biais de sélection.
Alors, l’univers se développe-t-il uniformément ou inégalement? Pour l’instant, un univers isotrope est une hypothèse, et les astronomes travaillent toujours pour prouver ou infirmer cette hypothèse. Si l’univers était vraiment anisotrope, certaines des théories fondamentales qui le régissent pourraient nécessiter une révision. Mais comme c’est généralement le cas, il faudra plus d’observations avant de connaître la réponse avec certitude.
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