On dit souvent que c’est Edwin Hubble qui a découvert l’expansion de l’espace, confirmant une prédiction de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Mais, en fait, la réalité est un peu différente. Ce que Hubble a fait, c’est montrer clairement qu’il existait une relation de proportionnalité avec une constante entre le décalage spectral vers le rouge des galaxies et leurs distances à la Voie lactée. Pour lui, ce décalage était un simple effet Doppler.
C’est Georges Lemaître qui non seulement avait découvert la loi avec la constante appelée aujourd’hui de Hubble-Lemaître avant Hubble, mais qui avait compris et montré que cette loi était due à l’étirement de la longueur d’onde d’un photon au cours de son voyage vers nos télescopes. Plus ce voyage avait été long, plus l’expansion de l’espace avait eu le temps de cet étirement. On peut montrer également que cette constante, qui est en quelque sorte une mesure de la vitesse d’expansion du cosmos observable, à un moment de son histoire varie dans le temps.
En observant le rayonnement fossile, la plus vieille lumière de l’Univers, le satellite Planck nous a fourni des données qui sélectionnent une solution possible des équations de la cosmologie. On en déduit des lois d’évolution de constante de Hubble permettant de calculer celle que nous observons aujourd’hui.
Depuis plusieurs années il y a une tension grandissante, comme disent les cosmologistes, entre cette valeur prédite à partir des données très soigneusement analysées de Planck et la mesure de la constante de Hubble-Lemaître déduite de l’étude des supernovae au cours des derniers milliards d’années. Pour avancer, il faudrait peut-être mieux comprendre la nature de l’accélération de l’expansion et pour cela peut-être faire intervenir une nouvelle physique. Techniquement, il faudrait appel à la physique qui se trouve derrière la constante cosmologique d’Einstein.
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Un article récemment publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) et dont une version se trouve en accès libre sur arXiv (en voir ci-dessous les références et le résumé) reprend l’idée que notre univers est moins homogène que nous le pensons. Il postule que notre Galaxie se trouve presque au centre d’une zone de sous-densité de matière dans l’Univers (une sorte de bulle de vide comme celles que l’on connaît entrelacées par des filaments de galaxies et d’amas de galaxies), il est possible d’éliminer la tension de Hubble et de réconcilier toutes les observations.
Pour cela les chercheurs font aussi intervenir la théorie Mond https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_MOND, l’alternative à la théorie de la matière noire qui postule l’existence de particules toujours inobservées sur Terre ou dans l’espace. Mond modifie les lois de la mécanique céleste de Newton, théorie de la gravitation et la loi de la mécanique des particules comprises.
Dans cet article Pavel Kroupa explique que la bulle de sous-densité que lui et ses collègues postulent apparaît avec ce que l’on appelle le Vide KBC – KBC Void ou Local Hole – nommé d’après les astronomes Ryan Keenan, Amy Barger et Lennox Cowie qui l’ont étudié en 2013, Or il se trouve que la Voie lactée n’est pas très loin de son centre. Le contenu de ce vide relatif est attiré par la matière plus densément répartie entourant cette bulle accélère la formation des structures galactiques. Ceci peut donner l’illusion d’une expansion de l’univers
Rappelons que Indranil Banik, Moritz Haslbauer et Pavel Kroupa avaient proposé il y a déjà des années déjà certaines des idées dont il est question aujourd’hui au sein d’un modèle cosmologique basé sur Mond mais aussi une petite composante de matière noire chaude sous la forme de ce que l’on appelle des neutrinos stériles et qui permettait de résoudre plusieurs problèmes du modèle cosmologique standard comme l’existence du Vide KBC et la tension de Hubble
Référence
A simultaneous solution to the Hubble tension and observed bulk flow within 250 h−1 Mpc
Sergij Mazurenko (Bonn), Indranil Banik (St. Andrews), Pavel Kroupa (Bonn, Prague), Moritz Haslbauer (Bonn)
The Λ cold dark matter (ΛCDM) standard cosmological model is in severe tension with several cosmological observations. Foremost is the Hubble tension, which exceeds 5σ confidence. Galaxy number counts show the Keenan-Barger-Cowie (KBC) supervoid, a significant underdensity out to 300~Mpc that cannot be reconciled with ΛCDM cosmology. Haslbauer et al. previously showed that a high local Hubble constant arises naturally due to gravitationally driven outflows from the observed KBC supervoid. The main prediction of this model is that peculiar velocities are typically much larger than expected in the ΛCDM framework. This agrees with the recent discovery by Watkins et al. that galaxies in the CosmicFlows-4 catalogue have significantly faster bulk flows than expected in the ΛCDM model on scales of 100−250h−1~Mpc. The rising bulk flow curve is unexpected in standard cosmology, causing 4.8σ tension at 200h−1~Mpc. In this work, we determine what the semi-analytic void model of Haslbauer et al. predicts for the bulk flows on these scales. We find qualitative agreement with the observations, especially if our vantage point is chosen to match the observed bulk flow on a scale of 50h−1~Mpc. This represents a highly non-trivial success of a previously published model that was not constrained by bulk flow measurements, but which was shown to solve the Hubble tension and explain the KBC void consistently with the peculiar velocity of the Local Group. Our results suggest that several cosmological tensions can be simultaneously resolved if structure grows more efficiently than in the ΛCDM paradigm on scales of tens to hundreds of Mpc.
| Comments: | Latex, 9 pages, 4 figures. Published in MNRAS in this form |
| Subjects: | Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO); Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA); General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc) |
| Cite as: | arXiv:2311.17988 [astro-ph.CO] |
| (or arXiv:2311.17988v1 [astro-ph.CO] for this version) | |
| https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.17988 Focus to learn more | |
| Related DOI: | https://doi.org/10.1093/mnras/stad3357 Focus to learn more |
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