Hubble ou Hoyle ?

Hubble ou Hoyle ? Le débat continue.

 La cosmologie actuelle, dite ΛCDM ou modèle standard de la cosmologie, accepte l’existence de la constante cosmologique et celle de matière sombre froide. Elle cherche à s’inscrire dans la vision proposée en 1929 par Hubble [a-1], [a-2] et se distingue de celle de son challenger, F. Hoyle [b].

Le premier fait démarrer notre univers par une explosion, le Big Bang, tandis que le second démontre que la théorie de la relativité générale reste compatible avec un processus de création permanent et omniprésent de matière (pourvu que les conditions physico-chimiques ad hoc soient réalisées dans les zones apparemment vides de l’univers).

Si la thèse de Hubble a désormais reçu l’approbation de la majorité des communautés scientifiques, elle n’en reste pas moins âprement débattue.

 

La raison de ce tollé repose sur l’esprit de doute animant sans repos l’esprit de tout chercheur. Tous les paramètres clés sur lesquels repose cette construction ont fait ou font encore l’objet de remises en cause :

  • Le choix et les caractéristiques des nébuleuses ayant servi aux mesures de Hubble ;
  • La présence nécessaire ou non de la constante cosmologique dans les équations de la théorie de la gravitation proposée par A. Einstein [c].

La confrontation systématique entre les conséquences d’une théorie (ici, celle d’A. Einstein), i.e. : ses diverses solutions (Friedmann, etc.), et les mesures astronomiques apparaît clairement dans le travail de Hoyle [b].

Elle porte par exemple sur l’invraisemblance de l’âge de l’univers résultant des solutions proposées par le modèle statique. Autrement dit, le débat autour de la connaissance de l’âge de l’univers n’a pas été clos en faisant le choix de privilégier la thèse de Hubble ; il l’a ouvert de manière intense.

La prévision théorique de l’existence de filaments intergalactiques [d-1, 2, 3] et les mesures réalisées en particulier par l’organisme européen ESO dans le cadre du projet MUSE [e-1, 2, 3] attisent à nouveau la discussion de manière spectaculaire. Ces nouvelles données montrent bien entendu galaxies et étoiles mais les comparaisons avec les cartographies du télescope Hubble exhibent un résultat effrayant : ce dernier est atteint de myopie et ce handicap lui fait manquer (i) 40% des objets célestes dans sa sphère de perception ainsi qu’(ii) une profondeur de champ dont l’existence était encore insoupçonnée.  

Apparemment anodines, ces données changent forcément la nature des disputes théoriques actuelles. En effet, sur la base des résultats récoltés par divers satellites et télescopes, la cosmologie fait face à plusieurs problématiques qu’elle ne parvient pas à élucider :

  1. La cause de l’accélération croissante de l’expansion universelle ;
  2. La création des galaxies (lié à la phase dite de ré-ionisation ; quand, comment, etc.) ;
  3. La masse totale de l’univers (toutes formes d’énergies incluses) avec le déficit apparent de matière et d’énergie (les questions relatives à la masse sombre et à l’énergie dite abusivement noire).

Cette nouvelle récolte de données contribue à éclaircir un peu le point 2. Compte tenu du fait que seuls quelques physiciens sont en mesure de proposer un scénario vérifiable précisant la nature de la matière sombre (mais il y en a), elles suggèrent que la masse manquante est moins grande que ne le laissaient penser les relevés antérieurs. Ce qui, dit en passant, devrait encourager les équipes de recherche à ne pas se noyer trop vite dans des spéculations théoriques lorsque les mesures semblent ne pas coller avec la théorie.

Ces données éclairent également un problème soulevé dans l’article [f] : « Si tout part d’une explosion initiale unique (le Big Bang), comment expliquer la présence de galaxies n’ayant pu être corrélées les unes aux autres ? » La découverte de galaxies supplémentaire à une époque relativement précoce de la chronologie universelle [e-2] augmente la densité relative de matière (apparemment de l’hydrogène réparti au sein des filaments) et donc la probabilité de corrélations entre elles ; ce qui semblait impossible auparavant.

Toutefois, que les détectives en herbe se réjouissent, si les plus récentes études et observations confirment enfin bien l’existence de filaments galactiques (au demeurant une prédiction précoce de la théorie de la question (E) ; voir mon travail sur la page « Le vide de Maxwell »), il reste à résoudre encore bien des énigmes concernant la vie de notre Univers.

© Thierry PERIAT, créé le 27 juillet 2021.

Bibliographie :

[a-1] Hubble, H.: A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae, Proc. N.A.S. Vol. 15, pp. 168-173, 1929.

[a-2] Reeves, H. : Dernières nouvelles du cosmos ; éditions du Seuil, septembre 1994.

[b] Hoyle, F.: A new model for the expanding universe; mnras, © Royal Astronomical Society, Vol. 10, Nr. 5, 1948.

[c] Einstein, A.: Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie; Annalen der Physik, vierte Folge, Band 49, (1916), N 7.

[d-1] On the nature of filaments of the large-scale structure of the Universe; HAL Id: hal-01962100, preprint submitted on 20 Dec. 2018.

[d-2] Detection of cosmic filaments using the Candy model; HAL Id: hal-02675764, submitted on 31 May 2020. Published in Astronomy and Astrophysics, © ESO 2005.

[d-3] Possible observational evidence that cosmic filaments spin; arXiv:2106.05989v1 [astro-ph.GA 10 Jun 2021.

[e-1] MUSE, 22 Nov. 2017, www.eso.org/sci/facilities/develop/instruments/muse.html

[e-2] Des filaments cosmiques (de gaz d’hydrogène -ndlr) qui alimentent les galaxies détectées à 12 milliards d’années-lumière de la Terre ; scienceetavenir.fr, 8 octobre 2019.

[e-3] Les premières images de la toile cosmique révèlent une myriade de galaxies naines insoupçonnées ; cnrs.fr, 18 mars 2021 ; voir aussi l’article dans : « Astronomy and Astrophysics ».

[f] Sutter, P. : Seeing the ‘real’ Big Bang through gravitational waves; space.com, 25 July 2021.

Date de dernière mise à jour : 26/11/2021