L’Univers ne tourne pas ou ne s’étire pas dans une direction particulière, selon une équipe de chercheurs de l’University College London et de l’Imperial College London, au Royaume-Uni.
Un amas massif de galaxies jaunâtres, apparemment pris dans une toile d’araignée rouge et bleue de galaxies d’arrière-plan sinistrement déformées, constitue une image envoûtante de Hubble. Pour réaliser cette image sans précédent du cosmos, Hubble a scruté directement le centre de l’un des amas de galaxies les plus massifs connus, appelé Abell 1689. La gravité des milliards d’étoiles de l’amas – plus la matière noire – agit dans l’espace comme une ” lentille ” de 2 millions d’années-lumière. Cette lentille gravitationnelle déforme et amplifie la lumière des galaxies situées loin derrière elle. Certains des objets les plus faibles de l’image se trouvent probablement à plus de 13 milliards d’années-lumière. Crédit image : NASA / N. Benitez, JHU / T. Broadhurst, Racah Institute of Physics & ; Hebrew University / H. Ford, JHU / M. Clampin, STScI / G. Hartig, STScI / G. Illingworth, UCO & ; Lick Observatory / ACS Science Team / ESA.
En regardant le ciel nocturne, nous voyons un Univers agité : des planètes orbitent autour d’étoiles dans des systèmes solaires et les étoiles sont regroupées en galaxies, qui à leur tour forment d’énormes amas de galaxies.
Mais les cosmologistes supposent que cet effet n’est que local : si nous regardons à des échelles suffisamment grandes, l’Univers est en fait uniforme.
La grande majorité des calculs effectués sur l’Univers partent de cette hypothèse : l’Univers est globalement le même, quelle que soit votre position et quelle que soit la direction dans laquelle vous regardez.
Si, toutefois, l’Univers s’étirait préférentiellement dans une direction, ou tournait autour d’un axe d’une manière similaire à la rotation de la Terre, cette hypothèse fondamentale, et tous les calculs qui en dépendent, seraient faux.
Aujourd’hui, l’équipe de recherche dirigée par Daniela Saadeh, scientifique à l’University College de Londres, a soumis cette hypothèse à son test le plus rigoureux et n’a trouvé qu’une chance sur 121 000 pour que l’Univers ne soit pas le même dans toutes les directions.
“Cette découverte est la meilleure preuve à ce jour que l’Univers est le même dans toutes les directions”, a déclaré le Dr Saadeh.
“Notre compréhension actuelle de l’Univers repose sur l’hypothèse qu’il ne préfère pas une direction à une autre, mais il existe en fait un très grand nombre de façons dont la théorie de la relativité d’Einstein permettrait à l’espace d’être déséquilibré. Des univers qui tournent et s’étirent sont tout à fait possibles, il est donc important que nous ayons montré que le nôtre est équitable dans toutes ses directions.”
Les chercheurs ont utilisé les mesures du fond diffus cosmologique (CMB) – la lumière fossile résultant d’une époque où l’Univers était chaud et dense, seulement 380 000 ans après le Big Bang – prises entre 2009 et 2013 par le satellite Planck de l’ESA.
Les scientifiques de Planck ont récemment publié des informations sur la polarisation du CMB sur l’ensemble du ciel pour la première fois, offrant une vue complémentaire de l’Univers primitif que l’équipe a pu exploiter.
M. Saadeh et ses co-auteurs ont modélisé une grande variété de scénarios de rotation et d’étirement et la façon dont ils pourraient se manifester dans le CMB, y compris sa polarisation. Ils ont ensuite comparé leurs résultats avec la carte réelle du cosmos établie par Planck, en recherchant des signes spécifiques dans les données.
“Nous avons calculé les différents modèles qui seraient observés dans le fond diffus cosmologique si l’espace avait des propriétés différentes dans différentes directions”, a déclaré le Dr Saadeh.
“Les signes pourraient inclure des points chauds et froids provenant de l’étirement le long d’un axe particulier, ou même des distorsions en spirale.”
“Nous comparons ensuite ces prédictions à la réalité”, a déclaré le coauteur, le Dr Stephen Feeney, de l’Imperial College de Londres.
“C’est un défi sérieux, car nous avons trouvé un nombre énorme de façons dont l’Univers peut être…”.anisotrope. Il est extrêmement facile de se perdre dans cette myriade d’univers possibles – nous devons régler 32 cadrans pour trouver le bon.”
La plupart des études cosmologiques actuelles supposent que l’Univers se comporte de manière identique dans toutes les directions. Si cette hypothèse venait à échouer, un grand nombre d’analyses du cosmos et de son contenu seraient faussées.
“Nous sommes très heureux que nos travaux donnent raison à ce que la plupart des cosmologistes supposent. Pour l’instant, la cosmologie est en sécurité”, a déclaré le Dr Saadeh.
Les résultats ont été publiés cette semaine dans la revue Physical Review Letters.
