L’Univers obéit-il aux lois de la Physique d’Einstein et d’Euler ?

Depuis la découverte de la matière noire et l’accélération de l’expansion de l’Univers, la validité des équations des deux scientifiques a été testée des centaines, voire des milliers de fois, pour savoir si elles sont toujours vraies, même à la lumière de ces nouvelles découvertes mystérieuses. . Et voilà qu’une équipe de l’Université de Genève (UNIGE) a mis au point la première méthode pour le savoir une fois pour toutes. Un système qui prend en compte une mesure jamais utilisée auparavant : la distorsion du temps. Les résultats viennent d’être publiés dans ‘Astronomie naturelle‘.

Deux théories fondamentales

Les théories de Leonhard Euler (1707-1783) et d’Albert Einstein (1879-1955) ont révolutionné notre compréhension de l’Univers plus que toute autre. Avec la célèbre équation qui porte son nom, Euler a donné aux scientifiques un outil puissant pour calculer les mouvements des galaxies dans le ciel. Et avec sa théorie de la relativité générale, Einstein a démontré que l’Univers dans lequel nous vivons n’est pas un simple cadre statique, mais quelque chose de variable, en mouvement éternel et qu’il peut être déformé par les amas d’étoiles et les galaxies qu’il contient.

Les physiciens ont mis au point toutes sortes de stratégies pour tester les équations d’Euler et d’Einstein, mais jusqu’à présent, les deux ont relevé avec succès tous les défis. Tous sauf deux, qui continuent de résister à ces deux modèles à succès : l’expansion accélérée de l’Univers et l’existence de la matière noire invisible, qui représenterait 85 % de toute la matière du cosmos. La question est la suivante : ces phénomènes mystérieux obéissent-ils encore aux équations d’Einstein et d’Euler ? Malgré leurs efforts, les chercheurs ne parviennent toujours pas à répondre à cette question.

«Le problème -dit Camille Bonvin, premier auteur de l’étude- est que les données cosmologiques actuelles ne permettent pas de faire la différence entre une théorie qui casse les équations d’Einstein et une autre qui casse l’équation d’Euler. Et c’est ce que nous avons démontré dans notre étude. Mais nous présentons également une méthode mathématique pour résoudre ce problème. C’est l’aboutissement de dix années de recherche.”

Mesurer la distorsion du temps

Selon Bonvin et son équipe, jusqu’à présent, les chercheurs n’ont pas pu tester la validité de ces deux équations aux confins de l’Univers car il leur manquait un « ingrédient » : une mesure de la distorsion temporelle. Selon le chercheur « nous ne savions mesurer que la vitesse des objets célestes et la somme des distorsions du temps et de l’espace. Mais nous avons développé une méthode pour accéder à cette mesure supplémentaire, et c’est une première.”

Si la distorsion du temps n’était pas égale à la somme du temps et de l’espace, c’est-à-dire le résultat produit par la théorie de la relativité générale, cela signifierait que le modèle d’Einstein ne fonctionne pas. De même, si la distorsion du temps ne correspond pas à la vitesse des galaxies calculée avec l’équation d’Euler, cela signifierait que cette dernière n’est pas valide non plus.

“Notre méthode -dit Levon Pogosian, co-auteur de l’étude- nous permettra de découvrir s’il existe de nouvelles forces ou de la matière dans l’Univers qui violent ces deux théories”.

Ces résultats représentent une contribution cruciale à plusieurs missions dont l’objectif est précisément de déterminer l’origine de l’expansion accélérée de l’Univers et la nature de la matière noire, dont le télescope spatial EUCLID, qui sera lancé en juillet par l’Agence spatiale européenne (ESA ), et le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), qui a commencé sa mission de 5 ans en 2021 en Arizona. Il y a aussi le projet international de radiotélescope géant SKA (Square Kilometre Array) en Afrique du Sud et en Australie, qui commencera ses observations en 2028/29.

«Notre méthode – précise Bonvin- sera intégrée à ces différentes missions. C’est déjà le cas avec DESI, avec qui nous sommes devenus des collaborateurs externes grâce à ces recherches.” L’équipe a déjà testé avec succès leur modèle sur des catalogues synthétiques de galaxies. La prochaine étape consistera à le tester à partir des premières données fournies par le DESI, ainsi qu’à identifier les obstacles et à minimiser les éléments systématiques qui pourraient entraver son application.

Tout est donc prêt pour la grande et définitive épreuve. Jusqu’à présent, les théories d’Euler et d’Einstein n’ont jamais été confrontées à un défi de cette ampleur. Les résultats, dans un avenir proche, nous diront si l’Univers est vraiment tel que nous le pensons maintenant ou si nous nous sommes terriblement trompés.