L'autre théorie de la gravité d'Einstein pourrait avoir la recette pour soulager les « problèmes de Hubble »

Une étude récente a étudié la gravité téléparallèle et son potentiel à résoudre les tensions entourant l'expansion de l'univers d'une manière que la relativité générale ne peut pas résoudre.

Au début du XXe siècle, notre compréhension de l’univers a été bouleversée lorsque les observations faites par Edwin Hubble ont révélé que la structure même du cosmos s’étirait.

À la fin du même siècle, cette prise de conscience s’est encore compliquée lorsque, en observant des supernovas lointaines alors qu’elles s’éloignaient de la Terre, deux équipes distinctes de scientifiques ont découvert que non seulement l’univers était en expansion, mais que ce taux d’expansion s’accélérait.

La cause de cette accélération est un mystère et a reçu le nom d'« énergie noire » ; La meilleure explication actuelle est la constante cosmologique qui explique une forme d’énergie de fond appelée énergie du vide.

Le taux d’expansion de l’univers est connu sous le nom de constante de Hubble, qui décrit la proportionnalité entre la distance d’une galaxie à la Terre et la vitesse à laquelle elle recule.

Cela a été un casse-tête pour les physiciens car les deux principales méthodes de détermination de la constante de Hubble sont en profond désaccord. Ce problème est surnommé la « tension de Hubble », et une façon de l’expliquer serait d’étendre notre meilleur modèle actuel de gravité, la relativité générale, posé par Einstein en 1915.

Un article publié dans la revue Physique de l'univers sombre par Celia Escamilla Rivera, cosmologue à l'Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México, et ses co-chercheurs, tentent de lutter contre l'énergie noire et de soulager la tension de Hubble.

“Nous avons découvert qu'en utilisant des modèles gravitationnels étendus au-delà de la relativité générale et de nouveaux ensembles de données cosmologiques (observations de quasars lointains), nous pouvons affronter la tension de Hubble et le problème de l'énergie noire à l'échelle locale”, explique Rivera.

“À l'aide de méthodes numériques et informatiques, nous avons effectué une analyse en utilisant différents modèles proposés en “gravité téléparallèle” testés avec deux échantillons cosmologiques différents mesurant les distances dans l'univers local.”

La gravité téléparallèle est une théorie alternative à la relativité générale, également conçue par Einstein. Cette « autre théorie de la gravité » utilise une recette d’équations différente pour expliquer la gravité sans la courbure de l’espace-temps, et cherche également à l’unir à l’une des autres forces fondamentales de l’univers, l’électromagnétisme.

“Récemment, la gravité téléparallèle a gagné en popularité en raison de la promesse qu'elle pourrait résoudre le problème cosmologique lié à la tension de Hubble et expliquer la nature de l'accélération cosmique tardive sans invoquer de constante cosmologique”, explique Rivera.

Rivera et ses collègues ont testé les paramètres de cette théorie alternative de la gravité en utilisant deux nouveaux ensembles de données de quasars distants et fortement décalés vers le rouge, les régions brillantes au cœur des galaxies alimentées par l'alimentation de trous noirs supermassifs, observés dans l'ultraviolet, les rayons X, et la lumière visible.

“Le sujet nous intéresse parce que la gravité téléparallèle est un candidat approprié pour une proposition alternative à la relativité générale qui résout différents problèmes cosmologiques, tout en possédant des propriétés théoriques intéressantes”, conclut Rivera.

“Pour un public plus large, c'est intéressant car nous testons des propositions alternatives à la relativité générale pour mieux comprendre l'univers, et pour les experts du domaine, c'est une mise à jour de l'état de l'art concernant des modèles spécifiques en gravité téléparallèle. , utilisant également des échantillons de quasar relativement nouveaux à des redshifts élevés.