Des physiciens du Centre de technologie spatiale appliquée et de microgravité de l’Université de Brême et de l’Université de Transylvanie de Brașov ont dévoilé un nouveau cadre théorique qui pourrait réécrire notre compréhension de l’expansion accélérée de l’Univers – et potentiellement rendre obsolète la mystérieuse énergie noire. Ils ont proposé que l’accélération puisse être une caractéristique fondamentale de la géométrie de l’espace-temps elle-même, plutôt que le produit d’une force cosmique inconnue.
Depuis plus d’un quart de siècle, les scientifiques sont confrontés à une observation surprenante : contrairement aux attentes, l’expansion de l’Univers ne ralentit pas sous l’effet de la gravité mais s’accélère.
Dans les années 1990, les astronomes ont déduit cette accélération en observant des supernovae lointaines de type Ia, une découverte qui a conduit à l’hypothèse largement répandue de l’énergie noire – un composant omniprésent et invisible censé conduire à l’accélération cosmique.
Pourtant, malgré son rôle central dans le modèle standard, la nature physique de l’énergie noire reste insaisissable.
Dans leurs nouveaux travaux, le Dr Christian Pfeifer et ses collègues soutiennent que l’expansion de l’Univers pourrait s’expliquer, au moins en partie, en modifiant le cadre géométrique sous-jacent utilisé pour décrire la gravité.
Au cœur de la cosmologie moderne se trouve la théorie générale de la relativité d’Einstein, qui décrit comment la matière et l’énergie façonnent l’espace-temps.
L’évolution de l’Univers lui-même est modélisée à l’aide des équations de Friedmann, dérivées de la théorie d’Einstein.
La nouvelle solution de l’équipe s’appuie sur une extension de la théorie d’Einstein connue sous le nom de gravité de Finsler.
Développé ces dernières années, le cadre généralise la géométrie de l’espace-temps lui-même, permettant une description plus détaillée du comportement de la matière, en particulier des gaz, sous l’effet de la gravité.
Contrairement à la relativité générale, qui repose sur une structure géométrique spécifique, la gravité de Finsler permet une géométrie espace-temps plus riche et plus flexible.
Grâce à cette approche, les auteurs de l’étude ont recalculé les équations qui régissent l’expansion de l’Univers.
Lorsqu’elles sont exprimées dans le cadre de Finsler, les équations de Friedmann modifiées prédisent naturellement une expansion accélérée de l’Univers – même dans le vide et sans introduire de composante supplémentaire d’énergie noire.
En d’autres termes, l’accélération émerge de la géométrie de l’espace-temps elle-même.
« C’est une indication passionnante que nous pourrions être en mesure d’expliquer l’expansion accélérée de l’Univers, au moins en partie, sans énergie noire, sur la base d’une géométrie espace-temps généralisée », a déclaré le Dr Pfeifer.
L’idée ne prétend pas éliminer complètement l’énergie noire, ni bouleverser immédiatement le modèle standard.
Au lieu de cela, cela suggère qu’au moins certains des effets attribués à l’énergie sombre pourraient découler d’une description plus profonde et plus nuancée de la gravité.
« Ce nouveau point de vue géométrique sur le problème de l’énergie noire ouvre de nouvelles possibilités pour mieux comprendre les lois de la nature dans le cosmos », a déclaré le Dr Pfeifer.
