DES ASTROPHYSICIENS PROPOSENT UNE NOUVELLE TECHNIQUE POUR ÉTUDIER L'ACCÉLÉRATION COSMIQUE ET L'ÉNERGIE SOMBRE QUI LUI EST ASSOCIÉE

Des cosmologues de l’Université Princeton ont annoncé une nouvelle technique pour comprendre pourquoi l’expansion de l’univers est entrée dans une phase d’accélération. La technique proposée pourrait déterminer si l’accélération cosmique est causée par une forme d’énergie nouvelle ou si elle est plutôt dûe à une rupture de la théorie de la Relativité Générale d’Einstein au niveau des grandes échelles de distance dans l’univers. Ce résultat est présenté aujourd’hui par le chercheur Mustapha Ishak-Boushaki de l’Université Princeton au New Jersey, à l'occasion du congrès annuel de la Société canadienne d’astronomie qui se tient à Montréal, QC.

“L’accélération de l’expansion de l’univers constitue un des plus intriguants problèmes en astrophysique. Ce problème est aussi relié à plusieurs autres domaines de la physique. Nos recherches ont pour objectif de déterminer les causes possibles de cette accélération,” dit le Dr. Ishak-Boushaki.

Durant les 8 dernières années, plusieurs observations astronomiques ont démontré que l’expansion de l’univers est entrée dans une phase d’accélération. Cette découverte a surpris les astrophysiciens qui prévoyaient trouver que l’expansion de l’univers est plutot ralentie par l’attraction gravitationelle causée par la matière ordinaire dans l’univers.

Les cosmologues ont alors introduit la notion d’une nouvelle forme d’énergie - l'énergie sombre - qui produirait une gravitation répulsive plutôt qu’attractive. Cette énergie sombre pourrait alors expliquer l’accélération cosmique.

Cette énergie sombre, existe-t-elle? “On ne le sait pas,” commente le Profeseur David Spergel de Princeton. “Cela pourrait être une toute nouvelle forme d’énergie ou alors, l’accélération, pourrait être une signature de la rupture de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Dans un cas ou dans l’autre, la réponse aurait des implications profondes sur notre compréhension des notions d’espace et de temps. Notre but est d’être capable de distinguer entre ces deux possibilités.”

Le cas le plus simple d’énergie sombre serait la constante cosmologique qu’Einstein a introduit il y a deja 80 ans afin de réconcilier sa théorie de la relativité générale avec l'idée fausse qui dominait durant ces années-là, à savoir que l’univers était statique. Il a dû d’ailleurs retirer cette constante cosmologique suite à la découverte que l’univers était plutôt en expansion. Durant ces dernieres années, le débat sur la constante cosmologique a été réouvert depuis la découverte de l’accélération cosmique.

Mis à part l’énergie sombre, il est possible que l’accélération cosmique soit la signature d’une nouvelle théorie de la gravitation qui se manifesterait aux plus grandes échelles de distance dans l’univers. D’ailleurs, certains modèles inspirés de la théorie des super-cordes ont été proposés récemment.

Est-ce qu’on peux distinguer entre ces deux possibilités? La technique proposée démontre que la réponse est oui. L’idée générale est comme suit: si l’accélération cosmique est causée par l’énergie sombre alors l’expansion de l’univers devrait être corrélée avec le taux d’accroissement des amas de galaxies. La présence de déviations de cette relation de cohérence serait une indication de la rupture de la relativité générale aux grandes echelles de distances. La technique proposée exploite cette idée en comparant les contraintes sur l’énergie sombre obtenues par différentes observations cosmologiques et permet d’identifier clairement toute incohérence.

À titre d’exemple, la procédure a été appliquée à un modèle de l’univers à 5 dimensions dans lequel la théorie de la gravitation est modifiée aux grandes échelles de distance.Les résultats obtenus montrent que cette technique peut distinguer entre cette théorie et les modèles d’énergie sombre. Finalement, l’étude présentée montre que les projets d’observations cosmologiques futurs vont pouvoir distinguer entre les théories de gravitation modifée et les modèles d’énergie sombre.

Les résultats présentés sont le produit d'un projet de recherche conduit par le Dr. Mustapha Ishak-Boushaki en collaboration avec le Professeur David Spergel du département d’Astrophysique de l’Université Princeton, et Amol Upadhye, étudiant aux cycles supérieurs au département de Physique de l’Université Princeton.

Pour plus d’information, contactez:

Dr. Mustapha Ishak-Boushaki
Department of Astrophysical Sciences,
Princeton University,
Princeton, New Jersey 08544, USA
Tél: 609-256-9026
Courriel: mishak@princeton.edu

Professor David Spergel
Department of Astrophysical Sciences,
Princeton University,
Princeton, New Jersey 08544, USA
Tél: 609-256-3589
Courriel: dns@astro.princeton.edu