Comment le plus grand mystère de l'Univers a opposé des scientifiques du monde entier.
Les cosmologistes sont confrontés à un problème scientifique sérieux, qui indique l'imperfection des connaissances humaines sur l'Univers. La complexité concerne une chose aussi anodine que le taux d'expansion de l'Univers. Le fait est que différentes méthodes indiquent des significations différentes - et jusqu'à présent, personne ne peut expliquer cette étrange divergence.
Mystère cosmique
Actuellement, le modèle cosmologique standard "Lambda-CDM" (ΛCDM) décrit le plus précisément l'évolution et la structure de l'univers. Selon ce modèle, l'univers a une constante cosmologique positive non nulle (terme lambda) provoquant une expansion accélérée. De plus, ΛCDM explique la structure observée du CMB (fond cosmique hyperfréquence), la distribution des galaxies dans l'Univers, l'abondance d'hydrogène et d'autres atomes légers, et le taux même d'expansion du vide. Cependant, un écart important dans le taux d'expansion peut indiquer la nécessité d'un changement radical du modèle.
Le physicien théoricien Vivian Poulin du Centre National de la Recherche Scientifique et du Laboratoire de l'Univers et des Particules de Montpellier soutient que cela signifie ce qui suit: quelque chose d'important s'est produit dans le jeune univers que nous ne connaissons pas encore. C'était peut-être un phénomène associé à un type inconnu d'énergie sombre ou à un nouveau type de particules subatomiques. Si le modèle en tient compte, l'écart disparaîtra.
Au bord d'une crise
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L'un des moyens de déterminer le taux d'expansion de l'Univers est d'étudier le fond de micro-ondes - le rayonnement relique, apparu 380 000 ans après le Big Bang. ΛCDM peut être utilisé pour dériver la constante de Hubble en mesurant de grandes fluctuations dans le CMB. Il s'est avéré égal à 67,4 kilomètres par seconde pour chaque mégaparsec, soit environ trois millions d'années-lumière (à une telle vitesse, les objets distants à la distance appropriée divergent les uns des autres). Dans ce cas, l'erreur n'est que de 0,5 kilomètre par seconde par mégaparsec.
Si nous obtenons à peu près la même valeur en utilisant une méthode différente, cela confirmera la validité du modèle cosmologique standard. Les scientifiques ont mesuré la luminosité apparente des bougies standard - des objets dont la luminosité est toujours connue. De tels objets sont, par exemple, des supernovae de type Ia - des naines blanches qui ne peuvent plus absorber la matière des grandes étoiles compagnons et exploser. Par la luminosité apparente des bougies standard, vous pouvez déterminer leur distance. En parallèle, vous pouvez mesurer le décalage vers le rouge des supernovae, c'est-à-dire le décalage des longueurs d'onde de la lumière vers la région rouge du spectre. Plus le décalage vers le rouge est important, plus la vitesse à laquelle l'objet est retiré de l'observateur est grande.
Ainsi, il devient possible de déterminer le taux d'expansion de l'Univers, qui dans ce cas s'avère être égal à 74 kilomètres par seconde pour chaque mégaparsec. Cela ne correspond pas aux valeurs obtenues à partir du ΛCDM. Cependant, il est peu probable qu'une erreur de mesure puisse expliquer l'écart.
Selon David Gross du Kavli Institute for Theoretical Physics de l'Université de Californie à Santa Barbara, en physique des particules, une telle divergence ne serait pas qualifiée de problème, mais de crise. Cependant, un certain nombre de scientifiques n'étaient pas d'accord avec cette évaluation. La situation a été compliquée par une autre méthode, également basée sur l'étude de l'Univers primitif, à savoir les oscillations acoustiques baryoniques - oscillations de la densité de matière visible remplissant l'Univers primitif. Ces vibrations sont provoquées par les ondes acoustiques du plasma et sont toujours de dimensions connues, ce qui les fait ressembler à des bougies standard. Combinées à d'autres mesures, elles donnent la constante de Hubble cohérente avec ΛCDM.
Nouveau modèle
Il est possible que les scientifiques aient commis une erreur en utilisant des supernovae de type Ia. Pour déterminer la distance par rapport à un objet éloigné, vous devez créer une échelle de distance.
La première étape de cette échelle est celle des Céphéides - étoiles variables avec une relation exacte période-luminosité. À l'aide des céphéides, vous pouvez déterminer la distance par rapport aux supernovae de type Ia les plus proches. Dans l'une des études, au lieu des céphéides, des géantes rouges ont été utilisées, qui à un certain stade de la vie atteignent leur luminosité maximale - c'est la même chose pour toutes les géantes rouges.
En conséquence, la constante de Hubble s'est avérée être égale à 69,8 kilomètres par seconde par mégaparsec. Il n'y a pas de crise, dit Wendy Freedman de l'Université de Chicago, l'une des auteurs de l'article.
Mais cette affirmation a également été remise en question. Les collaborateurs de H0LiCOW ont mesuré la constante de Hubble à l'aide de la lentille gravitationnelle, un effet qui se produit lorsqu'un corps massif plie les rayons d'un objet éloigné derrière lui. Ces derniers pourraient être des quasars - les noyaux de galaxies actives alimentés par un trou noir supermassif. En raison des lentilles gravitationnelles, plusieurs images d'un quasar peuvent apparaître à la fois. En mesurant le scintillement de ces images, les scientifiques ont dérivé une constante de Hubble mise à jour de 73,3 kilomètres par seconde par mégaparsec. Dans le même temps, les scientifiques jusqu'au dernier ne connaissaient pas le résultat possible, ce qui exclut la possibilité de fraude.
Le résultat de la mesure de la constante de Hubble à partir des masers naturels formés lorsque le gaz tourne autour d'un trou noir était de 74 kilomètres par seconde par mégaparsec. D'autres méthodes ont donné 76,5 et 73,6 kilomètres par seconde par mégaparsec. Des problèmes se posent également dans la mesure de la distribution de la matière dans l'Univers, car la lentille gravitationnelle donne une valeur différente par rapport aux mesures du fond micro-ondes.
S'il s'avère que l'écart n'est pas dû à des erreurs de mesure, une nouvelle théorie sera alors nécessaire pour expliquer toutes les données actuellement disponibles. Une solution possible est de changer la quantité d'énergie noire provoquant l'expansion rapide de l'univers. Bien que la plupart des scientifiques soient en faveur de ne pas mettre à jour la physique, le problème reste non résolu.
PS
Mais à propos de ce que nous voyons * (à l'aide de télescopes et d'instruments) la lumière d'étoiles éteintes depuis longtemps est hors de question, mais pourquoi?
Après tout, la lumière d'une étoile vient à nous dans le temps - vous pouvez compter … (calculer) pas exactement, mais approximativement. Autrement dit, ce que nous voyons à la place d'une étoile apparemment brillante, déjà aujourd'hui, n'est peut-être qu'un espace vide. L'étoile n'est plus là et nous observons sa lumière.
Afin de comprendre les distances universelles, regardez ce matériel vidéo:
Vous vous asseyez et réfléchissez après avoir regardé ces vidéos, mais qui sommes-nous, que sommes-nous?
Nous pensons
Nous croyons cela …
Nous comprenons
Ehh..
Auteur: Slavik Yablochny
