Les astronomes savent depuis deux décennies que l'expansion de l'univers s'accélère, mais la physique de cette expansion reste un mystère. Maintenant, une équipe de chercheurs de l'Université d'Hawai'i à Mānoa a fait une nouvelle prédiction :l'énergie noire responsable de cette croissance accélérée provient d'une vaste mer d'objets compacts répartis dans les vides entre les galaxies. Cette conclusion fait partie d'une nouvelle étude publiée dans The Journal d'astrophysique .

Au milieu des années 1960, les physiciens ont d'abord suggéré que l'effondrement stellaire ne devrait pas former de vrais trous noirs, mais devrait plutôt former des objets génériques d'énergie noire (GEODE). Contrairement aux trous noirs, Les GEODE ne « cassent » pas les équations d'Einstein avec des singularités. Au lieu, une couche en rotation entoure un noyau d'énergie noire. Vu de l'extérieur, Les GEODE et les trous noirs se ressemblent pour la plupart, même lorsque les "sons" de leurs collisions sont mesurés par des observatoires d'ondes gravitationnelles.

Parce que les GEODE imitent les trous noirs, on supposait qu'ils se déplaçaient dans l'espace de la même manière que les trous noirs. "Cela devient un problème si vous voulez expliquer l'expansion accélérée de l'univers, " a déclaré Kevin Croker, chercheur au département de physique et d'astronomie de l'UH Mānoa, auteur principal de l'étude. « Même si nous avons prouvé l'année dernière que les GEODE, en principe, pourrait fournir l'énergie noire nécessaire, vous avez besoin de beaucoup de GEODE anciennes et massives. S'ils bougeaient comme des trous noirs, rester proche de la matière visible, des galaxies comme notre propre Voie lactée auraient été perturbées.''

Croker a collaboré avec Jack Runburg, étudiant diplômé du département de physique et d'astronomie de l'UH Mānoa, et Duncan Farrah, membre du corps professoral de l'UH Institute for Astronomy et du département de physique et d'astronomie, pour étudier comment les GEODE se déplacent dans l'espace. Les chercheurs ont découvert que la couche en rotation autour de chaque GEODE détermine comment ils se déplacent les uns par rapport aux autres. Si leurs couches externes tournent lentement, Les GEODE s'agglutinent plus rapidement que les trous noirs. C'est parce que les GEODE gagnent de la masse grâce à la croissance de l'univers lui-même. Pour les GEODE avec des couches qui tournent près de la vitesse de la lumière, cependant, le gain de masse devient dominé par un effet différent et les GEODE commencent à se repousser. "La dépendance au spin était vraiment assez inattendue, " dit Farrah. " Si confirmé par l'observation, ce serait une toute nouvelle classe de phénomènes."

L'équipe a résolu les équations d'Einstein en supposant que bon nombre des étoiles les plus anciennes, qui sont nés lorsque l'univers avait moins de 2% de son âge actuel, ont formé des GEODE à leur mort. Comme ces anciennes GEODE se nourrissaient d'autres étoiles et de gaz interstellaire abondant, ils ont commencé à tourner très rapidement. Une fois tourné assez vite, la répulsion mutuelle des GEODE a amené la plupart d'entre eux à « s'éloigner socialement » dans des régions qui deviendraient finalement les vides vides entre les galaxies actuelles.

Cette étude soutient la position selon laquelle les GEODE peuvent résoudre le problème de l'énergie noire tout en restant en harmonie avec différentes observations sur de vastes distances. Les GEODE restent à l'écart des galaxies actuelles, afin qu'ils ne perturbent pas les paires d'étoiles délicates comptées dans la Voie lactée. Le nombre de GEODE anciennes nécessaires pour résoudre le problème de l'énergie noire est cohérent avec le nombre d'étoiles anciennes. Les GEODE ne perturbent pas la distribution mesurée des galaxies dans l'espace car elles se séparent de la matière lumineuse avant qu'elle ne forme les galaxies actuelles. Finalement, Les GEODE n'affectent pas directement les douces ondulations de la rémanence du Big Bang, parce qu'elles sont nées d'étoiles mortes des centaines de millions d'années après la libération de ce rayonnement de fond cosmique.

Les chercheurs étaient prudemment optimistes quant à leurs résultats. « On pensait que, sans détection directe de quelque chose de différent d'une signature Kerr [trou noir] de LIGO-Virgo [observatoires d'ondes gravitationnelles], vous ne sauriez jamais dire que les GEODE ont existé, " a déclaré Farrah. Croker a ajouté, "mais maintenant que nous avons une meilleure compréhension de la façon dont les équations d'Einstein relient le grand et le petit, nous avons pu entrer en contact avec les données de nombreuses communautés, et une image cohérente commence à se former."

Selon Runburg, dont l'intérêt de recherche principal n'est pas lié aux GEODE, "la conséquence la plus excitante, pour moi, est que des communautés de chercheurs auparavant déconnectées ont maintenant un terrain d'entente. Lorsque différentes communautés travaillent ensemble, le tout devient toujours quelque chose de plus grand que la somme des parties."