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20 juin 2020 6 20 /06 /juin /2020 16:30

Le modèle basique de l’univers doit être repensé.

Une publication du 11 juin, dans le site de Phys.org :Nouvelles mesures de distances renforce la mise en question du modèle basique de l’univers’ ; ‘New distance measurements bolster challenge to basic model of universe’, relate le dernier résultat de la valeur de la constante de Hubble. Il s’ajoute à tous les résultats précédents (voir article du 13/08/2019 : ‘Des nouvelles du futur univers’) qui mettent en cause la valeur de cette constante H pourtant plusieurs fois confirmée par l’équipe de physiciens qui exploite les données obtenues, avec la première image de l’univers après le Big Bang, par le satellite Planck (67.4 km/s/mégaparsec ; 1 parsec = 3.26 AL). Cette valeur sert encore de valeur de référence exploitée par la communauté scientifique.

Je cite : « Un nouvel ensemble de mesures de distances précises fait avec une collection internationale de radio télescopes a considérablement augmenté la probabilité que les théoriciens doivent réviser le "modèle standard » qui décrit la nature fondamentale de l’Univers. Ces nouvelles mesures des distances ont permis aux astronomes d’affiner le calcul de la valeur de la Constante Hubble (73.9 km/s/Mparsec), le taux d’expansion de l’univers, une valeur importante pour tester le modèle théorique décrivant la composition et l’évolution de l’Univers. Le problème est que les nouvelles mesures exacerbent un écart entre les valeurs précédemment mesurées de la Constante de Hubble et la valeur prédite par le modèle lorsqu’il est appliqué aux mesures du fond micro-ondes cosmique obtenues par le satellite Planck. Notre travail utilise une technique de mesure de la distance complètement indépendante de toutes les autres, et nous renforçons la disparité entre les valeurs mesurées et les valeurs prévues. Il est probable que le modèle cosmologique de base impliqué dans les prédictions soit le problème. »

Aujourd’hui, la constante De Hubble est, et continue d’être, une propriété fondamentale de la cosmologie observationnelle et est encore la valeur centrale pour les études actuelles. Les déterminations de la constante de Hubble basées sur l’exploitation des chandelles standards que seraient les SuperNovas de type 1a et aussi grâce à l’observation de la lumière émise par les quasars amplifiée par les lentilles gravitationnelles ont produit des chiffres de 73-74 kilomètres par seconde (la vitesse) par mégaparsec. Toutefois, les prédictions de la constante de Hubble du modèle cosmologique standard lorsqu’elles sont obtenues par des mesures sur le fond cosmique micro-ondes (CMB) — les restes de rayonnement du Big Bang — donnent une valeur de 67,4, soit une valeur différente et troublante. Cette différence, que les astronomes disent être au-delà des erreurs expérimentales de leurs observations, a de graves implications pour le modèle standard.

« Tester le modèle standard de la cosmologie est un problème vraiment difficile qui nécessite les mesures les plus précises de la Constante de Hubble. L’écart entre les prévisions et les valeurs de la constante Hubble indique donc l’un des problèmes les plus fondamentaux dans toute la physique. » ; « "Notre mesure de la constante Hubble est très près des autres mesures récentes, et statistiquement très différente des prédictions basées sur le CMB et le modèle standard cosmologique. Tout indique que le modèle standard a besoin d’être révisé. »

A propos de la consistance du modèle standard de la cosmologie, récemment, des nouvelles fragilités potentielles ont été mises en exergue. Ainsi dans l’article du 08/04/2020 : ‘Rethinking cosmology : Universe expansion may not be uniform.’; ‘Repenser la cosmologie : l’expansion de l’Univers pourrait ne pas être uniforme.’ Je cite : « Nous avons observé que les amas de galaxies avec les mêmes propriétés, avec les mêmes températures, apparaissaient être moins brillants que ce que nous attendions dans une direction du ciel, et plus lumineux qu’attendus dans une autre direction. La différence est assez significative, autour de 30%. Ces différences ne sont pas aléatoires mais résultent d’une dépendance claire de la direction par laquelle nous les observons dans le ciel. »

Si ces observations de l’anisotropie de l’univers étaient confirmées par une autre équipe d’astrophysiciens cela conduirait à des révisions remarquables. « Si l’Univers est vraiment anisotrope, même si ce n’est que pendant les quelques derniers milliards d’années, cela signifierait un énorme changement de paradigme parce que la direction de chaque objet devra être prise en compte pour analyser leurs propriétés. Par exemple, aujourd’hui, nous estimons la distance d’objets lointains dans l’Univers en exploitant un ensemble de paramètres cosmologiques et d’équations. On considère que ces paramètres sont les mêmes en tous points de l’Univers. Mais si nos conclusions sont justes, cela ne sera plus possible et il faudra reconsidérer, revoir, toutes les conclusions précédentes. »

Une autre croyance d’une propriété intrinsèque attribuée à l’Univers pourrait aussi voler en éclat si une observation récente publiée le 02/06/2020 était confirmée par une deuxième équipe d’astrophysiciens. Je cite, sur le site de Futura Sciences : « Les astronomes imaginaient notre Univers comme homogène. Mais la répartition des sens de rotation de 200.000 galaxies spirales semble au contraire montrer une structure définie. Elle suggère aussi que par le passé, notre Univers a pu être animé d'un mouvement de rotation. »

 Dans un univers isotrope et sans structure particulière, nous devrions observer autant de galaxies tournant dans un sens que dans l'autre. Et découvrir qu'il existe une différence d'un peu plus de 2 % entre le nombre de galaxies qui tournent dans le sens horaire et celles qui tournent dans le sens antihoraire, certes une différence infime, mais qui, selon les astronomes, ne peut pas être l'effet d'un hasard.

Le schéma que les chercheurs ont observé correspond par ailleurs à un alignement quadripolaire. Laissant entendre que par le passé, notre Univers dans son ensemble a pu tourner, un peu comme une galaxie géante (sic).

Uniformité, isotropie de l’Univers sont des postulats collectifs qui se sont imposés dès le début des spéculations des scientifiques qui ont entrepris de définir, de caractériser, ce que l’on nomme l’univers. Il y a aussi un principe cosmologique qui postule qu’il n’y a, au sein de l’univers, aucun lieu qui puisse être considéré comme particulier. Il y a aussi le Big Bang, qui dit que notre univers a une origine temporelle. Cette origine a eu (sic) un rôle très utile afin que les cosmologistes posent leur pensée, sur cette origine commune, qui permette de concevoir une évolution, une histoire des propriétés qui soit en phase avec l’histoire des découvertes des propriétés et des objets célestes pour lesquels les scientifiques ont progressivement été capable de leur attribuer de la signification.

Ces conditions associées ont permis qu’un état de l’art de la connaissance de l’univers de la part de la communauté scientifique soit établi et référencé lorsqu’il est question du Modèle Standard de la Cosmologie.

Ce modèle standard ne doit pas être aujourd’hui un carcan. Je suis optimiste mais il faut garder les pieds sur terre car l’inertie intellectuelle est très présente chez les physiciens. Je considère que l’article du 14/05/2020 qui suit est révélateur de cette inertie : ‘l’Ere des Anomalies’ : « Les physiciens des particules sont confrontés à une liste croissante d'« anomalies » — des résultats expérimentaux qui entrent en conflit avec le modèle standard mais ne parviennent pas à le renverser faute de preuves suffisantes. » Dans cet autre Modèle Standard qui est celui des particules élémentaires, l’accumulation conséquente des résultats anormaux par rapport au standard est importante. Pourtant comme l’indique l’auteur de l’article rien n’y fait pour s’émanciper de ce modèle standard car comme j’ai eu plusieurs fois l’occasion de le dire et de l’écrire on continue de penser ces anomalies recensées dans le cadre du modèle standard faute de repères au-delà. Ainsi c’est flagrant à propos des neutrinos et cela dure depuis qu’on leur a attribué une soi-disant masse d’inertie. J’ai toujours précisé qu’il fallait se préoccuper de la physique véhiculée par les neutrinos et non pas des propriétés physiques des neutrinos car c’était rabattre celles-ci dans le cadre du modèle standard. Soyons optimistes, peut-être qu’une pensée nouvelle s’esquisse à propos de ces objets si insaisissables, avec l’hypothèse qu’ils soient plutôt interactifs entre eux-mêmes ainsi ils seraient grégaires et constitueraient dans le cosmos des courants propres d’énergie et de propriétés. Dans ce cas on devrait considérer qu’ils influent sur l’histoire de l’univers avec une certaine autonomie par rapport aux autres constituants de la matière. Si cela est le cas, il faut considérer que l’univers est composé de courants-amas de matières hétérogènes qui n’interagissent pas entre eux et la dynamique de l’univers serait la somme de ces dynamiques.   

Après cette incise concernant le modèle standard des particules, je reviens sur l’idée que le modèle standard de la cosmologie ne doit pas être un carcan mais au contraire, il faut considérer que ce sont les connaissances acquises, de très grande qualité, dans ce cadre qui permettent de conjecturer au-delà de ce cadre. Les quelques articles que j’ai cités ci-dessus, indiquent que les moyens d’observations deviennent de plus en plus performants et en conséquence notre capacité d’appréhender un univers plus étendu est supportable. Ce que nous pouvons appréhender c’est que ce que nous désignons par le mot Univers actuellement n’est en fait qu’une représentation partielle du monde avec une complexité-richesse appauvrie à cause de nos limites intellectuelles actuelles qui ne sont que provisoires. Il ne faut pas brûler les étapes, un au-delà du modèle standard sera une nouvelle étape mais pas un aboutissement. L’au-delà du modèle standard sera aussi un au-delà du Big Bang qui plus spécifiquement n’aura plus de raison de faire partie de l’arsenal des outils, à venir, de nos moyens à concevoir.

En ce qui concerne la différence significative de la constante de Hubble confirmée, il y a deux possibilités de la prendre compte, soit nous considérons que les deux valeurs sont fiables et dans ce cas il faut trouver la cause physique (nouvelle) qui produit l’évolution croissante de cette constante, soit nous considérons qu’il y a une faille significative de notre compréhension de ce que contient en informations le fond diffus cosmologique (FDC). De toutes les façons, en résolvant cette énigme, il y a enrichissement, à la clef, de notre connaissance de propriétés physiques dans l’univers.

Personnellement, j’opte pour la faille de notre compréhension car nous décryptons les informations contenues dans le FDC avec des algorithmes qui intègrent nos connaissances physiques actuelles. En conséquence la nouvelle physique ne peut pas être mise en relief. C’est donc confrontés à la perplexité du défaut de compréhension que les bonnes hypothèses finiront par s’imposer et ce sera la première marche qui conduira à une nouvelle conception de l’univers.

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