Des chercheurs ont étudié plusieurs centaines d’amas de galaxies aux rayons X. Leur conclusion : la vitesse d’expansion de notre Univers varie selon la direction. © ESA/XMM-Newton (X rays) ; CFHT-LS (optical) ; XXL Survey
Sciences

Et si l’expansion de l’Univers n’était pas la même dans toutes les directions ?

ActualitéClassé sous :Univers , expansion de l'univers , vitesse d'expansion de l'univers

-

Depuis longtemps, les astronomes décrivent un Univers homogène. Et de nombreuses études et conclusions reposent sur ce principe. Mais des chercheurs présentent aujourd'hui des observations qui semblent montrer des vitesses d'expansion différentes selon les directions.

Cela vous intéressera aussi

[EN VIDÉO] Interview : pourquoi l'univers est-il en expansion ?  Avec la découverte de l'expansion de l’univers sont nées d’autres questions : à quelle vitesse cette expansion se produit-elle ? y a-t-il accélération ? ou bien ralentissement ? Futura-Sciences a interrogé Aurélien Barrau, astrophysicien spécialisé en cosmologie et auteur du livre Des univers multiples. 

Notre Univers est homogène. Quelle que soit la direction dans laquelle vous regardez -- sur une distance suffisamment grande --, le paysage est le même. Les propriétés de l'Univers aussi. C'est ce que l'on appelle un Univers isotrope. Un Univers qui ne privilégie aucune direction. C'est l'un des principes fondamentaux de la cosmologie. Mais une nouvelle étude -- qui repose notamment sur des observations dans le domaine des rayons X du télescope spatial Chandra et de l'observatoire spatial XMM-Newton -- remet cette idée en question.

Rappelons que les astronomes conviennent depuis longtemps qu'après le Big Bang, notre Univers s'est continuellement étendu. Or, dans un Univers homogène, cette expansion devrait être la même dans toutes les directions. Mais les données publiées par une équipe internationale de chercheurs semblent aujourd'hui montrer des différences dans la vitesse à laquelle l'Univers s'étend en fonction de la région vers laquelle on regarde.

Par le passé déjà, certaines études avaient soulevé des doutes quant à l'isotropie de notre Univers. Mais ces travaux apportent un éclairage nouveau. Les chercheurs ont en effet travaillé sur des mesures de température des gaz chauds dans plusieurs centaines d'amas de galaxies. Ils les ont comparées à la luminosité observée de ces amas. Deux valeurs corrélées. Puisque deux amas à des températures semblables et à des distances comparables devraient apparaître aussi lumineux. Pourtant, ce n'est pas ce que les astronomes ont observé.

Sur cette carte de notre Univers, centrée sur notre Voie lactée, les couleurs indiquent des vitesses d’expansion variables selon les directions. En violet, les plus faibles et en orange/jaune, les plus élevées. © K. Migkas et al. 2020, CC BY-SA 3.0 IGO

Une répartition inégale de l’énergie sombre ?

« Dans certaines directions, les amas apparaissent plus lumineux et dans d'autres, ils apparaissent moins lumineux », explique Thomas Reiprich, chercheur à l'université de Bonn (Allemagne) dans un communiqué de l’Agence spatiale européenne (ESA). Suggérant que la vitesse d'expansion de l' Univers varie en fonction de la direction. « Avec des différences significatives, allant jusqu'à 30 %. Et suivant des schémas assez précis. » Qui se rapprochent de ceux déjà proposés par des études précédentes.

Pour expliquer cette bizarrerie, les chercheurs avancent deux hypothèses. La première envisage que de grands groupes de galaxies pourraient se déplacer ensemble sous l'effet, non pas de l'expansion, mais de la gravité. Si ce mouvement est suffisamment rapide, il pourrait conduire à des erreurs d'estimation des luminosités des amas. Ces sortes de mouvements corrélés donneraient l'apparence de différents taux d'expansion dans différentes directions. Cela a déjà été observé pour des galaxies relativement proches.

Nous allons peut-être devoir revoir notre manière d'envisager l'expansion de l'Univers. © ESA, YouTube

La seconde hypothèse considère qu'en effet, notre Univers n’est pas isotrope. Peut-être parce que la répartition de l'énergie noire n'est elle-même pas uniforme. Plus forte dans certaines parties de l'Univers, elle provoquerait donc des vitesses d'expansion différentes. Pour rappeler la célèbre analogie de la brioche aux raisins qui gonfle, ici, la levure ne serait pas bien mélangée et la brioche gonflerait plus à certains endroits qu'à d'autres.

Il va nous falloir totalement changer de paradigme.

« Si l' Univers est réellement anisotrope, il va nous falloir totalement changer de paradigme et prendre en compte désormais la direction de chaque objet avant d'en analyser les propriétés », commente Konstantinos Migkas, astronome, dans le communiqué de l'ESA. « Par exemple, aujourd'hui, nous estimons la distance d’objets très éloignés dans l’Univers en appliquant un ensemble de paramètres et d'équations cosmologiques. Nous pensons que ces paramètres sont les mêmes partout. Mais si nos conclusions sont justes, ce n'est en fait pas le cas. Nous devrons revoir toutes nos conclusions précédentes. »

  • Les astronomes admettent que notre Univers est homogène et isotrope.
  • Mais de nouvelles observations remettent ce principe fondamental de la cosmologie en cause.
  • La vitesse d’expansion de notre Univers serait dépendante de la direction.
Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour. Toutes nos lettres d’information

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !