Peu importe à quel point votre théorie est élégante, les données expérimentales auront le dernier mot. Les observations du mouvement rétrograde des planètes ont été fondamentales pour la révolution copernicienne, où le soleil a remplacé la Terre au centre du système solaire. Et l'orbite inhabituelle de Mercure a fourni une confirmation spectaculaire de la théorie de la relativité générale. En réalité, toute notre compréhension de l'univers repose sur l'observation, anomalies inattendues.

Maintenant notre nouveau papier, Publié dans Astronomie de la nature , est arrivé à une conclusion qui pourrait déclencher une crise dans la cosmologie, si elle est confirmée. Nous montrons que la forme de l'univers peut en fait être courbe plutôt que plate, comme on le pensait auparavant, avec une probabilité supérieure à 99 %. Dans un univers courbe, quelle que soit la direction dans laquelle vous voyagez, vous vous retrouverez au point de départ, comme sur une sphère. Bien que l'univers ait quatre dimensions, temps compris.

Le résultat était basé sur des mesures récentes du fond diffus cosmologique, la lumière laissée par le Big Bang, collectées par le satellite Planck. Selon la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, la masse déforme l'espace et le temps autour d'elle. Par conséquent, les rayons lumineux font un tour apparent autour d'un objet massif plutôt que de se déplacer en ligne droite, un effet connu sous le nom de lentille gravitationnelle.

Il y a beaucoup plus de lentilles dans les données de Planck qu'il ne devrait y en avoir, ce qui signifie que l'univers pourrait contenir plus de matière noire - une substance invisible et inconnue - que nous ne le pensons. Dans notre étude, nous avons montré qu'un univers fermé peut fournir une explication physique à cet effet, car il est capable d'héberger beaucoup plus de matière noire qu'un univers plat. Un tel univers est parfaitement compatible avec la relativité générale.

Mal de tête majeur

Cependant, tous les cosmologistes ne sont pas convaincus par un univers fermé - des études antérieures ont suggéré que le cosmos est en effet plat. Et si un univers sphérique est une solution à l'anomalie de lentille, alors nous devons faire face à plusieurs conséquences importantes. Tout d'abord, nous devons réviser une pierre angulaire fondamentale de la cosmologie :la théorie de l'inflation cosmologique. L'inflation décrit les premiers instants après le Big Bang, prédisant une période d'expansion exponentielle pour l'univers primordial.

La théorie a été développée au cours des 40 dernières années pour expliquer pourquoi des parties éloignées de l'univers se ressemblent et ont la même température, quand ils sont trop éloignés pour avoir jamais été en contact. L'inflation résout le problème car cela signifie que des régions éloignées de l'univers auraient déjà été connectées. Mais la période d'expansion rapide qui a séparé ces régions aurait également amené l'univers à la planéité avec une précision exquise.

Si l'univers est fermé, l'inflation standard est en difficulté. Et cela signifie que nous perdons notre explication standard pour laquelle l'univers a la structure qu'il a.

Une fois que nous supposons que l'univers est courbe, les données de Planck sont essentiellement en désaccord avec tous les autres ensembles de données. Tout cela se résume à une véritable crise pour la cosmologie, comme nous le disons dans notre article. Pour ces raisons, les cosmologistes sont prudents et beaucoup d'entre eux préfèrent attribuer les résultats à un hasard statistique qui se résoudra lorsque de nouvelles données provenant d'expériences futures seront disponibles.

Pouvons-nous nous tromper ?

Il est certainement possible que nous nous trompions. Mais il y a une raison principale, selon nous, pourquoi cette anomalie ne doit pas être simplement écartée. En physique des particules, une découverte doit atteindre une précision d'au moins cinq « sigmas » pour être acceptée par la communauté. Ici, nous sommes légèrement au-dessus de trois sigmas, nous sommes donc clairement en dessous de ce niveau d'acceptation. Mais alors que le modèle standard de la physique des particules est basé sur une physique connue et éprouvée, le modèle cosmologique standard est basé sur une physique inconnue.

À l'heure actuelle, la preuve physique des trois piliers de la cosmologie :la matière noire, l'énergie noire (qui provoque l'expansion de l'univers à un rythme accéléré) et l'inflation – proviennent uniquement de la cosmologie. Leur existence peut expliquer de nombreuses observations astrophysiques.

Mais ils ne sont attendus ni dans le modèle standard de la physique des particules qui régit l'univers aux plus petites échelles ni dans la théorie de la relativité générale qui opère aux grandes échelles. Au lieu, ces substances appartiennent au domaine de la physique inconnue. Personne n'a jamais vu la matière noire, l'énergie noire ou l'inflation, en laboratoire ou ailleurs.

Ainsi, alors qu'une anomalie en physique des particules peut être considérée comme un indice que nous devrons peut-être inventer une physique complètement nouvelle, une anomalie en cosmologie doit être considérée comme le seul moyen de faire la lumière sur une physique totalement inconnue.

Par conséquent, le résultat le plus intéressant de notre article n'est pas que l'univers semble être courbé plutôt que plat, mais le fait que cela puisse nous obliger à réarranger les pièces du puzzle cosmique d'une manière complètement différente.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.