Et si l'Univers n'avait pas la forme que l'on pense ?

Alors que le débat vieux comme le monde — et qui semblait réglé — de la forme de la Terre a de nouveau la cote, il semblerait que celle de l’Univers soit elle aussi débattue. Mais contrairement à la planète bleue, observable depuis l’espace, il est difficile de discerner une architecture… quand on est à l’intérieur de celle-ci ! Des années de données d’observation et de modèles cosmologiques suggéraient que l’Univers était plat. Mais une nouvelle étude, publiée dans Nature Astronomy le 4 novembre 2019, affirme finalement le contraire.

Observation d’une anomalie

Ces nouvelles recherches s’appuient sur les données apportées l’année dernière par le satellite Planck de l’Agence spatiale européenne (ESA). Les astronomes de l’Université de Manchester (Royaume-Uni) en ont déduit qu’en réalité, l’Univers serait courbé et fermé, à la manière d’une sphère qui se gonfle. Dans un modèle plat, un faisceau de photons lancé à travers le vide continuerait en ligne droite. Mais d’après cette nouvelle théorie, le faisceau reviendrait finalement à son point de départ.

Pour comprendre ce phénomène, les chercheurs expliquent : la clé de la courbure de l’univers réside dans la façon dont la gravité joue sur le trajet de la lumière. C’est ce qu’Albert Einstein appelait les “lentilles gravitationnelles”. Seulement, il ne s’agit pas là de la lumière blanche visible qui serait déviée, mais du fond diffus cosmologique (FDC) — le rayonnement électromagnétique existant entre les étoiles et les galaxies. Plus simplement, lorsque toutes les autres sources de lumière sont bloquées, l’espace “luit” faiblement. Cela est dû à ce rayonnement. Il résulte d’ailleurs de la période d’intense chaleur qu’a connu l’Univers, 380 000 ans après le Big Bang, et constitue sa plus ancienne lumière.

Or le satellite Planck a montré que le FDC est plus fortement polarisé par la gravité qu’il ne le devrait. Les scientifiques ont dénommé cette anomalie “A-lens”. La théorie reste à démontrer, mais l’équipe de l’Université de Manchester estime que la forme de l’Univers pourrait en être une explication.

Des théories incompatibles

Alors que les chercheurs se réjouissent généralement des découvertes scientifiques, dans ce cas particulier, ils annoncent : c’est une mauvaise nouvelle. D’après eux, leurs conclusions sont synonymes d’une “crise cosmologique” qui appelle à “repenser radicalement le modèle de concordance cosmologique actuel”. Pourtant, les précédentes analyses des données de Planck avaient estimé les modèles actuels corrects, dont celui d’un Univers plat.

Un autre problème réside dans la constante de Hubble, c’est-à-dire la vitesse à laquelle l’Univers est en expansion. Pour le moment, il n’y a pas deux mesures de la constante qui concordent. Et s’il était effectivement courbé, cela ne ferait que rendre les prévisions d’autant plus difficiles. D’autres théories, comme par exemple l’étude de l’énergie noire — une force hypothétique qui accélérerait l’expansion — sont également incompatibles avec un modèle fermé.

Au final, à l’exception de l’anomalie constatée par le satellite Planck, une grande partie des recherches semblent être en faveur d’un Univers plat, plutôt que d’un Univers courbé et fermé. Un autre texte de l’Université de Cornell (États-Unis) suggère quant à lui que les divergences entre les objectifs de l’appareil de l’ESA pourraient constituer une sorte de faille dans les données. “Des nouvelles mesures seront nécessaires pour clarifier si les discordances observées sont dues à une systématique non détectée, à de nouvelles propriétés physiques ou simplement à une fluctuation statistique”, écrivent les chercheurs.

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