Un ajustement scientifique pourrait corriger le « problème » de la théorie d’Einstein

Un « problème cosmique » bizarre dans la théorie du fonctionnement de la gravité de l’univers a peut-être été corrigé.

L’étrange problème dans la description de la gravité par Einstein dans sa théorie de la relativité générale pourrait expliquer certains des mystères du fonctionnement de la gravité à l’échelle cosmique, selon un nouvel article de la revue Journal de cosmologie et de physique des astroparticules.

La théorie de la relativité générale d’Einstein décrit le fonctionnement de la gravité dans le cosmos, suggérant que la gravité peut avoir un impact sur les trois dimensions de l’espace, mais aussi sur une quatrième dimension : le temps.

La théorie imagine l’univers comme un tissu extensible appelé espace-temps. Chaque objet ayant une masse (comme les étoiles, les planètes ou même vous) plie ce tissu. Plus l’objet est massif, plus il déforme l’espace qui l’entoure. Pensez à placer une balle lourde sur une feuille de caoutchouc tendue : la feuille plonge autour de la balle.

En relativité générale, la gravité n’est pas considérée comme une force agissant à distance – comme la décrit Newton – mais comme l’effet de la courbure de l’espace-temps par la masse. Les objets se rapprochent non pas parce qu’ils sont directement tirés par une force invisible, mais parce qu’ils suivent les courbes de l’espace-temps créées par leurs masses. Par exemple, la Terre tourne autour du soleil non pas parce qu’elle est attirée directement par le soleil, mais parce qu’elle se déplace le long de l’espace-temps courbe autour du soleil.

La relativité générale a fait des prédictions qui ont ensuite été confirmées par des expériences et des observations. Par exemple, il a prédit la courbure de la lumière par la gravité (lentille gravitationnelle), l’existence de trous noirs et d’ondes gravitationnelles, qui sont des ondulations dans l’espace-temps créées par de violents événements astronomiques.

Cependant, il y a certaines choses que la théorie ne peut pas expliquer de manière adéquate.

“Ce modèle de gravité a été essentiel pour tout, depuis la théorie du Big Bang jusqu’à la photographie des trous noirs”, a déclaré dans un communiqué le co-auteur de l’étude Robin Wen, récemment diplômé en physique mathématique à l’Université de Waterloo au Canada.

“Mais lorsque nous essayons de comprendre la gravité à l’échelle cosmique, à l’échelle des amas de galaxies et au-delà, nous rencontrons des incohérences apparentes avec les prédictions de la relativité générale. C’est presque comme si la gravité elle-même cessait de correspondre parfaitement à la théorie d’Einstein. Nous appelons cette incohérence un « problème cosmique » : la gravité devient environ un pour cent plus faible lorsqu’il s’agit de distances de plusieurs milliards d’années-lumière. »

Les scientifiques ont maintenant apporté une nouvelle modification à la théorie qui, espèrent-ils, explique certaines de ces incohérences.

“Il y a près d’un siècle, les astronomes ont découvert que notre univers était en expansion”, a déclaré Niayesh Afshordi, professeur d’astrophysique à l’Université de Waterloo et chercheur à l’Institut Périmètre, co-auteur de l’étude, dans le communiqué.

“Plus les galaxies sont éloignées, plus elles se déplacent rapidement, au point qu’elles semblent se déplacer presque à la vitesse de la lumière, le maximum autorisé par la théorie d’Einstein. Nos résultats suggèrent qu’à ces mêmes échelles, la théorie d’Einstein peut également être insuffisant.”

Par conséquent, le nouveau modèle devrait toujours expliquer les phénomènes pour lesquels le général fonctionne relativement bien, mais aussi ceux qu’il ne peut pas expliquer.

“Considérez-le comme une note de bas de page de la théorie d’Einstein”, a déclaré Wen. “Une fois que vous atteignez une échelle cosmique, les termes et conditions s’appliquent.”

“Ce nouveau modèle pourrait bien être le premier indice d’un puzzle cosmique que nous commençons à résoudre à travers l’espace et le temps”, a ajouté Afshordi.