Une nouvelle étude propose une alternative à l’hypothèse de l’énergie noire

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Dans le modèle standard de la cosmologie, l’énergie noire, censée composer 70% de la densité d’énergie de l’Univers, est l’élément à l’origine de l’accélération de l’expansion mise en évidence en 1998. Cependant, depuis l’introduction de cette hypothèse, aucune observation n’a pu préciser sa nature, sa dynamique et, plus généralement, son existence. Récemment, une équipe de cosmologistes danois a proposé une alternative à l’énergie noire : l’accélération de l’expansion pourrait être due à une propriété intrinsèque de la matière noire liée au magnétisme.

Dans une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Copenhague, un modèle qui remplace l’énergie noire par une matière noire sous forme de forces magnétiques a été testé. Et les résultats, publiés sur le serveur de préimpression arXiv, ont montré que l’accélération de l’expansion se poursuivrait exactement de la même manière.

« Si ce que nous avons découvert est exact, cela bouleverserait notre compréhension actuelle de l’Univers. Nous avons supprimé l’énergie noire de l’équation et ajouté quelques propriétés supplémentaires à la matière noire. Cela semble avoir le même effet sur l’expansion de l’univers que l’énergie noire », explique Steen Harle Hansen, physicien au DARK Cosmology Center de l’Institut Niels Bohr.

L’hypothèse de la matière noire magnétique

La compréhension classique de la façon dont la densité d’énergie de l’Univers est distribuée est qu’elle se compose de 5% de matière normale, 25% de matière noire et 70% d’énergie noire. Dans le nouveau modèle des chercheurs de l’UCPH, la part de 25% de matière noire se voit attribuer des qualités spéciales qui rendent les 70% d’énergie noire redondants.

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« Nous ne savons pas grand-chose sur la matière noire à part qu’il s’agit d’une particule lourde et lente. Mais alors nous nous sommes demandé : et si la matière noire avait une qualité analogue au magnétisme ? Nous savons que lorsque les particules normales se déplacent, elles créent du magnétisme. Et, les aimants attirent ou repoussent d’autres aimants ; alors que se passe-t-il si c’est ce qui se passe dans l’Univers ? Que cette expansion constante de la matière noire se produit grâce à une sorte de force magnétique ? », se demande Hansen.

graphique acceleration expansion univers simulations
Sur ce graphique montrant l’accélération de l’expansion normalisée, la prédiction du modèle standard de la cosmologie (matière + énergie noires) est indiquée par la courbe solide noire. Les chercheurs ont réalisé 5 simulations (avec des conditions initiales différentes) impliquant la matière noire magnétique. Les résultats sont très similaires aux prédictions du modèle cosmologique. © Karoline Loeve et al. 2021

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La question de Hansen a servi de base au nouveau modèle informatique, dans lequel les chercheurs ont inclus tout ce qu’ils savent sur le cosmos — y compris la gravité, la vitesse d’expansion de l’Univers et X, la force inconnue qui entraîne l’expansion de l’Univers. « Nous avons développé un modèle qui partait de l’hypothèse que les particules de matière noire ont un type de force magnétique et avons étudié l’effet que cette force aurait sur l’Univers. Il s’avère qu’elle aurait exactement le même effet sur la vitesse d’expansion de l’univers que celui de l’énergie noire », explique Hansen.

Des précisions supplémentaires nécessaires

Cependant, il reste beaucoup de choses sur ce mécanisme qui n’ont pas encore été comprises par les chercheurs. Et tout cela doit être vérifié dans de meilleurs modèles qui prennent plus de facteurs en considération.

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« Honnêtement, notre découverte n’est peut-être qu’une coïncidence. Mais si ce n’est pas le cas, c’est vraiment incroyable. Cela changerait notre compréhension de la composition de l’Univers et de comment il se développe. D’après nos connaissances actuelles, nos idées sur la matière noire avec un type de force magnétique et l’idée de l’énergie noire sont tout aussi plausibles. Seules des observations plus détaillées détermineront lequel de ces modèles est le plus réaliste. Il sera donc incroyablement excitant de retester notre résultat », conclut Hansen.

Sources : arXiv

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