Les chercheurs proposent une modification de la théorie de la relativité générale d'Einstein, suggérant un « problème cosmique » qui affaiblit légèrement la gravité sur de vastes distances cosmiques. Cet ajustement pourrait aider à expliquer certains phénomènes inexpliqués dans l’univers. Crédit : Issues.fr.com
Un pas de plus vers la compréhension des mystères aux confins de l’univers.
Un groupe de chercheurs du Université de Waterloo et l'Université de la Colombie-Britannique ont découvert un « problème cosmique » potentiel dans la gravité de l'univers, expliquant son comportement étrange à l'échelle cosmique.
Au cours des 100 dernières années, les physiciens se sont appuyés sur la théorie de la « relativité générale » d'Albert Einstein pour expliquer le fonctionnement de la gravité dans l'univers. La relativité générale, dont l'exactitude a été prouvée par d'innombrables tests et observations, suggère que la gravité a un impact non seulement sur trois dimensions physiques, mais également sur une quatrième dimension : le temps.
« Ce modèle de gravité a été essentiel pour tout, depuis la théorisation de la Big Bang à photographier les trous noirs », a déclaré Robin Wen, auteur principal du projet et récent diplômé en physique mathématique de Waterloo.
Défis à l’échelle cosmique
« Mais lorsque nous essayons de comprendre la gravité à l’échelle cosmique, à l’échelle des amas de galaxies et au-delà, nous rencontrons des incohérences apparentes avec les prédictions de la relativité générale. C'est presque comme si la gravité elle-même ne correspondait plus parfaitement à la théorie d'Einstein. Nous appelons cette incohérence un « problème cosmique » : la gravité devient environ un pour cent plus faible lorsqu’on traite des distances de plusieurs milliards d’années-lumière. «
Depuis plus de vingt ans, physiciens et astronomes tentent de créer un modèle mathématique expliquant les apparentes incohérences de la théorie de la relativité générale. Bon nombre de ces efforts ont eu lieu à Waterloo, qui possède une longue histoire de recherche gravitationnelle de pointe résultant d'une collaboration interdisciplinaire continue entre mathématiciens appliqués et astrophysiciens.
Contexte historique et efforts de recherche
« Il y a près d'un siècle, les astronomes ont découvert que notre univers était en expansion », a déclaré Niayesh Afshordi, professeur d'astrophysique à l'Université de Waterloo et chercheur à l'Institut Périmètre.
« Plus les galaxies sont éloignées, plus elles se déplacent rapidement, au point qu'elles semblent se déplacer presque à la vitesse de la lumière, la vitesse maximale autorisée par la théorie d'Einstein. Nos résultats suggèrent que, à ces mêmes échelles, la théorie d’Einstein pourrait également s’avérer insuffisante. »
Modifier la théorie d'Einstein
Le nouveau modèle de « problème cosmique » de l’équipe de recherche modifie et étend les formules mathématiques d’Einstein de manière à résoudre l’incohérence de certaines mesures cosmologiques sans affecter les utilisations réussies existantes de la relativité générale.
« Considérez-le comme une note de bas de page de la théorie d'Einstein », a déclaré Wen. « Une fois que vous atteignez une échelle cosmique, les termes et conditions s'appliquent. »
« Ce nouveau modèle pourrait bien être le premier indice d'un puzzle cosmique que nous commençons à résoudre à travers l'espace et le temps », a déclaré Afshordi.
L’étude intitulée « Un problème cosmique dans la gravité » paraît dans le Journal de cosmologie et de physique des astroparticules.
