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Ces dernières années, les astronomes ont obtenu des mesures détaillées du rayonnement de fond des micro-ondes cosmiques - «l'écho» de la naissance de l'Univers lors du Big Bang.
Ces résultats semblent indiquer avec une précision remarquable que notre Univers est dominé par une mystérieuse «matière noire froide» et «énergie noire». Mais maintenant, un groupe d'astronomes britanniques a trouvé des preuves que les échos micro-ondes primordiaux peuvent avoir été modifiés ou «corrompus» lors de leur voyage de 13 milliards d'années vers la Terre.
Les résultats d'une équipe de l'Université de Durham, dirigée par le professeur Tom Shanks, sont basés sur une nouvelle analyse des données du satellite WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) de la NASA.
L'équipe a découvert que les amas de galaxies proches semblent se trouver dans des régions du ciel où la température des micro-ondes est inférieure à la moyenne. Ce comportement pourrait être expliqué si le gaz chaud dans les amas de galaxies a interagi avec les photons du Big Bang lors de leur passage et a corrompu les informations contenues dans cet écho de la boule de feu primordiale. Les physiciens russes R. A. Sunyaev et Ya. B. Zeldovich a prédit un tel effet au début des années 1970, peu de temps après la découverte du rayonnement de fond des micro-ondes cosmiques.
Cet effet Sunyaev-Zeldovich a déjà été observé dans les cas d'observations détaillées du fond de micro-ondes au voisinage de quelques amas de galaxies riches et l'équipe WMAP elle-même a rapporté avoir vu l'effet dans ses propres données, à proximité des centres d'amas.
Maintenant, l'équipe de Durham a trouvé des preuves que le gaz chaud dans les amas peut influencer les cartes de fond des micro-ondes dans un rayon de près de 1 degré par rapport aux centres des amas de galaxies, une zone beaucoup plus grande que celle précédemment détectée. Cela suggère que les positions des «grappes de grappes» ou des «super-grappes» peuvent également coïncider avec des points plus froids dans le modèle des fluctuations de fond des micro-ondes.
"Les photons dans le rayonnement de fond des micro-ondes sont diffusés par les électrons dans les amas voisins", a déclaré le professeur Shanks. "Cela provoque des changements importants au rayonnement au moment où il nous atteint."
"Si les amas de galaxies situés à plusieurs milliards d'années-lumière de la Terre ont également le même effet, alors nous devons nous demander s'il est nécessaire de modifier notre interprétation des cartes satellites du rayonnement de fond des micro-ondes."
Si le résultat de Durham est confirmé, les conséquences pour la cosmologie pourraient être très importantes. La signature de l'énergie sombre et de la matière noire réside dans la structure détaillée des ondulations détectées dans le fond des micro-ondes, de minuscules variations de température qui ont été créées à une époque où le rayon de l'Univers était mille fois plus petit qu'aujourd'hui.
Si ce modèle primordial a été corrompu par des processus qui se sont déroulés dans un passé récent, longtemps après la formation des galaxies et des amas de galaxies, il compliquera, au mieux, l'interprétation de l'écho micro-ondes et, au pire, commencera à saper les preuves précédentes de l'énergie noire et la matière noire froide.
«La puissance de ces merveilleuses données WMAP est qu’elles indiquent que l’interprétation de l’écho de l’arrière-plan des micro-ondes peut être moins simple qu’on le pensait auparavant», a déclaré Sir Arnold Wolfendale (ancien astronome royal), membre de l’équipe.
L'équipe WMAP a déjà signalé que leurs mesures de l'écho micro-ondes du Big Bang pouvaient avoir été compromises par le processus de formation de galaxies à un stade intermédiaire de l'histoire de l'Univers. Ils ont montré que le gaz chauffé par les étoiles, les galaxies et les quasars premiers-nés peut également avoir corrompu le signal micro-ondes lorsque l'Univers était 10 ou 20 fois plus petit qu'à l'heure actuelle. Ainsi, les résultats de WMAP et de Durham suggèrent que l'écho micro-ondes du Big Bang a dû traverser beaucoup plus d'obstacles lors de son voyage vers la Terre qu'on ne le pensait auparavant, avec pour conséquence une possible distorsion du signal primordial.
"Nos résultats peuvent en fin de compte saper la croyance que l'Univers est dominé par une particule de matière sombre froide insaisissable et l'énergie encore plus énigmatique sombre", a déclaré le professeur Shanks.
Bien que les preuves observationnelles du modèle standard de la cosmologie restent solides, le modèle contient des aspects très inconfortables. Celles-ci surviennent d'abord parce qu'elles reposent sur deux éléments de «physique non découverte» - la matière noire froide et l'énergie noire - dont aucun n'a été détecté en laboratoire. En effet, l'introduction de ces deux nouveaux composants augmente considérablement la complication du modèle inflationniste du Big Bang standard.
Les problèmes de l'énergie sombre sont particulièrement profonds: par exemple, sa densité observée est si faible qu'elle peut être instable quantiquement mécaniquement. Cela crée également des problèmes pour les théories de la gravité quantique, qui suggèrent que nous pouvons vivre dans un univers à 10 ou 11 dimensions, toutes rétrécies, à l'exception de trois dans l'espace et une dans le temps.
De nombreux théoriciens souhaiteraient donc échapper au modèle standard de la cosmologie d'aujourd'hui et il reste à voir jusqu'où ces observations discutées par le groupe Durham iront dans cette direction. Mais s'ils sont corrects, ils suggèrent que les rumeurs selon lesquelles nous vivons dans une «nouvelle ère de cosmologie de précision» pourraient s'avérer prématurées!
Source d'origine: communiqué de presse RAS
