Comme j’en ai déjà parlé dans cet article, il existe quelques alternatives à l’énergie noire pour expliquer l’apparente accélération de l’expansion de l’Univers. Je vais ici parler d’une autre alternative, appelée « backreaction » (désolé, il n’y a aucun équivalent en français). Celle-ci a la particularité de ne rien ajouter ou modifier: pas d’énergie noire, pas de modification de la gravité, etc.

L’idée derrière le concept de backreaction est relativement simple: c’est la formation de structure à grande échelle elle-même qui est responsable de l’apparente accélération de l’expansion de l’Univers. Cela présente l’avantage d’éviter naturellement les problèmes liés à l’ajout d’énergie noire (ajustement fin et coïncidence). Ici, l’accélération observée est due à la superposition d’innombrables perturbations locales provoquées par des systèmes atteignant l’équilibre (proto-galaxies, proto-amas…).

D’où vient cette idée? Une propriété importante (pour ne pas dire la plus importante) de l’énergie noire est sa pression négative, permettant d’expliquer l’apparente accélération de l’expansion. Un détail concernant toute forme de pression négative est souvent omis: celle-ci est localement attractive, plutôt que répulsive comme on peut souvent le lire. On peut donc, dans un sens, assimiler la gravité à une forme de pression négative, menant ainsi à considérer la formation des structures à grande échelle comme un possible moteur de l’apparente accélération de l’expansion.

Le concept de backreaction n’est pas nouveau, et plusieurs scientifiques ont cherché à l’utiliser afin de décrire l’Univers sans recourir à l’énergie noire, sans succès: celle-ci n’est pas suffisamment forte pour expliquer l’accélération. Seulement, d’après Brent Bochner de l’Université Hofstra à Hempstead aux Etats-Unis, cela serait dû à des approximations dans les équations qui n’ont pas lieu d’être.

Bochner propose donc un nouveau formalisme, dans lequel l’apparente accélération de l’expansion est due à la transition d’un état « lisse » à un état « granuleux ». Après une soixantaine de simulations, plus d’une douzaine d’entre elles se sont avérées être en accord avec les données issues des supernovae de type IA, aussi bien que le modèle standard. La moitié des modèles donnent également des valeurs tout à fait satisfaisantes pour de nombreux paramètres cosmologiques, comme l’âge de l’Univers ou encore l’échelle angulaire des pics acoustiques du fond diffus cosmologique.

Comment trancher entre ce modèle et le modèle standard? Le paramètre cosmologique j (« jerk ») possède des valeurs différentes dans chacun des modèles. Malheureusement, ce paramètre est faiblement contraint par les observations. Aussi, un travail théorique plus approfondi sur le modèle de backreaction est nécessaire: le formalisme simplifié utilisé par Bochner cause probablement une surestimation de ce paramètre.

Le modèle standard reproduit plutôt bien les observations… Cela siginifie-t-il qu’il existe une étrange forme d’énergie accélérant l’expansion? Peut-être, mais cette théorie n’est pas sans défauts, et l’explication pourrait bien être tout à fait différente… En tout cas, aucune piste n’est à négliger, car c’est à ce prix que notre connaissance et notre compréhension du monde progressent.

Référence

Brett Bochner, Cosmic Acceleration and a New Concordance from Causal Backreaction: arXiv:1109.5155v1

Articles similaires:

L'espace est-il vraiment en expansion?
L'inflation cosmique: d'étranges alternatives?
Le Big Bang remis en question?