Il y a quelque chose qui cloche dans notre théorie de l'univers. Presque tout convient, mais il y a une mouche dans l'onguent cosmique, une particule de sable dans le sandwich infini. Certains scientifiques pensent que le coupable pourrait être la gravité et que de subtiles ondulations dans le tissu de l'espace-temps pourraient nous aider à trouver la pièce manquante.

Un nouvel article co-écrit par un scientifique de l'Université de Chicago explique comment cela pourrait fonctionner. Publié le 21 décembre dans Examen physique D , la méthode dépend de la découverte de telles ondulations qui ont été courbées en traversant des trous noirs supermassifs ou de grandes galaxies en route vers la Terre.

Le problème, c'est que quelque chose fait non seulement s'étendre l'univers, mais se développe de plus en plus vite au fil du temps et personne ne sait ce que c'est. (La recherche du taux exact est un débat en cours en cosmologie).

Les scientifiques ont proposé toutes sortes de théories sur ce que pourrait être la pièce manquante. "Beaucoup d'entre eux reposent sur la modification du fonctionnement de la gravité à grande échelle, " a déclaré le co-auteur de l'article Jose María Ezquiaga, un boursier postdoctoral NASA Einstein au Kavli Institute for Cosmological Physics de l'UCicago. "Les ondes gravitationnelles sont donc le messager parfait pour voir ces éventuelles modifications de la gravité, s'ils existent."

Les ondes gravitationnelles sont des ondulations dans le tissu de l'espace-temps lui-même; depuis 2015, l'humanité a pu capter ces ondulations à l'aide des observatoires LIGO. Chaque fois que deux objets massivement lourds entrent en collision ailleurs dans l'univers, ils créent une ondulation qui voyage à travers l'espace, portant la signature de ce qui l'a fait - peut-être deux trous noirs ou deux étoiles à neutrons entrant en collision.

Dans le journal, Ezquiaga et son co-auteur Miguel Zumalácarregui soutiennent que si de telles ondes frappent un trou noir supermassif ou un amas de galaxies en route vers la Terre, la signature de l'ondulation changerait. S'il y avait une différence de gravité par rapport à la théorie d'Einstein, la preuve serait incorporée dans cette signature.

Par exemple, une théorie pour la pièce manquante de l'univers est l'existence d'une particule supplémentaire. Une telle particule serait, entre autres effets, générer une sorte d'arrière-plan ou "support" autour d'objets volumineux. Si une onde gravitationnelle mobile frappe un trou noir supermassif, cela générerait des ondes qui se confondraient avec l'onde gravitationnelle elle-même. En fonction de ce qu'il rencontre, la signature de l'onde gravitationnelle pourrait porter un "écho, " ou se présenter brouillé.

« C'est une nouvelle façon de sonder des scénarios qui ne pouvaient pas être testés auparavant, " a déclaré Ezquiaga.

Leur article expose les conditions pour trouver de tels effets dans les données futures. La prochaine course LIGO devrait commencer en 2022, avec une mise à niveau pour rendre les détecteurs encore plus sensibles qu'ils ne le sont déjà.

"Lors de notre dernier run d'observation avec LIGO, nous voyions une nouvelle lecture d'onde gravitationnelle tous les six jours, ce qui est incroyable. Mais dans l'univers entier, nous pensons qu'ils se produisent en fait une fois toutes les cinq minutes, " dit Ezquiaga. " Dans la prochaine mise à jour, nous pouvions en voir tellement, des centaines d'événements par an."

Les nombres accrus, il a dit, augmenter la probabilité qu'une ou plusieurs ondes aient traversé un objet massif, et que les scientifiques seront en mesure de les analyser pour trouver des indices sur les composants manquants.

Zumalácarregui, l'autre auteur sur le papier, est scientifique au Max Planck Institute for Gravitational Physics en Allemagne ainsi qu'au Berkeley Center for Cosmological Physics du Lawrence Berkeley National Laboratory et à l'Université de Californie, Berkeley.