Une nouvelle hypothèse concernant la gravité quantique pourrait résoudre l’une des plus grandes énigmes de la cosmologie moderne. En 1929, Edwin Hubble découvrit que l’Univers était en expansion. En observant les galaxies, il remarqua que celles qui étaient les plus lointaines s’éloignaient plus rapidement de la Terre. Cette découverte fondamentale a conduit à la détermination de la constante de Hubble, qui mesure cette expansion.
Cependant, des mesures plus récentes ont mis en lumière une incohérence troublante. La constante de Hubble, déterminée par l’observation du fond diffus cosmologique, est une image de l’univers émise peu après le Big Bang. Or elle diffère de près de 10 % des valeurs obtenues par les observations astronomiques récentes des objets cosmiques distants. Cette contradiction, connue sous le nom de « tension de Hubble », suggère l’existence de lacunes dans notre compréhension de l’évolution de l’Univers.
Pour tenter de résoudre ce problème, les chercheurs P.K. Suresh et B. Anupama de l’Université de Hyderabad ont proposé une nouvelle approche en intégrant les effets quantiques dans la théorie utilisée pour déterminer le taux d’expansion. Leur étude, publiée dans Classical and Quantum Gravity, (voir référence in fine) suggère que seule la révision de la théorie de la relativité générale d’Einstein pour inclure ces effets pourrait harmoniser les résultats disparates.
La gravité quantique, qui inclut des fluctuations aléatoires des champs et la création spontanée de particules à partir du vide, est un domaine théorique important. Intégrer ces effets dans des modèles pratiques est très complexe, surtout à cause des conditions extrêmes nécessaires pour les observer. Cependant, les chercheurs ont étudié des effets généraux de la gravité quantique qui peuvent être appliqués à plusieurs théories.
Leur étude montre que tenir compte de ces effets dans la description des interactions gravitationnelles pendant l’inflation cosmique, pourrait modifier les prédictions sur le fond diffus cosmologique, harmonisant ainsi les deux méthodes de mesure de la constante de Hubble.
Bien qu’une théorie complète de la gravité quantique soit encore à développer, ces premiers résultats sont encourageants. Le lien entre le fond diffus cosmologique et les effets de la gravité quantique pourrait permettre prochainement des études expérimentales.
Référence
A possible solution to the Hubble tension from quantum gravity
We investigate the relevance of quantum gravity during inflation to address the Hubble tension that arises from Planck 2018 and SH0ES data sets. We show that the effect of quantum gravity during inflation can increase the rate of change of H0, thereby accounting for a wide range of observed H0. Further, we show that due to the quantum gravity effect on inflation, the temperature at the onset of reheating can be lower than the standard case, causing delays in the reheating process. The role of quantum gravity is inevitable in settling the Hubble tension. The results of the present study may find use in resolving the Hubble tension, in validating inflationary model and quantum gravity.
| Comments: | A new paragraph is added in the introduction part and fig. 7 is replaced with a new one. 19 pages, 10 figures |
| Subjects: | General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc); Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO) |
| Cite as: | arXiv:2303.02953 [gr-qc] |
| (or arXiv:2303.02953v2 [gr-qc] for this version) | |
| https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.02953Focus to learn more | |
| Journal reference: | Class. Quantum Grav. 41 (2024) 035002 |
| Related DOI: | https://doi.org/10.1088/1361-6382/ad1a51Focus to learn more |
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