Un monde miroir pourrait faire croître notre univers, selon les scientifiques

  • La constante de Hubble est le taux d’expansion de l’univers. Il aide les cosmologistes à prédire à quoi ressemblera le cosmos dans le futur.
  • La constante devrait être le même quelle que soit la mesure utilisée, mais il diffère selon les méthodes de mesure.
  • L’existence d’un monde miroir qui exerce sa gravité sur notre monde expliquerait la différence.

    Quelque chose est étrange dans notre voisinage cosmique.

    Les astrophysiciens ont du mal à comprendre pourquoi une figure fondamentale qui a contribué à expliquer l’expansion de notre univers depuis sa création n’est pas aussi fiable qu’on le pensait. Nos instruments de collecte de données, y compris les télescopes terrestres et spatiaux, se sont améliorés au fil des ans.

    Le problème que leur précision croissante révèle est que la constante de Hubble – le taux d’expansion prévu de l’univers – change en fonction de la méthode de mesure utilisée. Ceci est troublant car cela implique que l’univers pourrait être plus petit qu’on ne le pense actuellement, modifiant une grande partie de nos connaissances sur le cosmos.

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    Mais nous n’avons pas à abandonner le modèle actuel de l’univers. Au lieu de cela, il pourrait y avoir un univers miroir semblable au nôtre, exerçant son influence invisible sur le nôtre. Francis-Yan Cyr-Racine de l’Université du Nouveau-Mexique à Albuquerque tente de concilier des chiffres différents pour la constante de Hubble en utilisant l’idée d’un “univers miroir”. Il est identique au nôtre, jusqu’aux particules subatomiques, mais sa seule interaction avec notre monde passe par son influence gravitationnelle. Les recherches de Cyr-Racine sur la possibilité d’un univers miroir ont été publié plus tôt ce mois-ci dans la revue Lettres d’examen physique

    Qu’est-ce que la constante de Hubble, de toute façon ?

    La constante de Hubble est un nombre pratique pour estimer précisément l’âge de l’univers – 13,8 milliards d’années. Depuis que le Big Bang a lancé l’univers tel que nous le connaissons, cette explosion initiale d’énergie et de matière s’est étendue vers l’extérieur, et le le taux d’expansion augmente, basé sur une foule d’observations d’étoiles et de galaxies. C’est pourquoi la constante de Hubble n’est pas vraiment une constante. Le nom fait plus référence au fait que l’univers s’étend au même rythme à chaque point, donc la même valeur peut être donnée au taux d’expansion n’importe où dans l’univers, à un moment donné. Pourtant, le rythme lui-même s’accélère, de sorte que le Hubble change constamment avec le temps.

    Les cosmologistes, qui tentent de comprendre le développement de notre univers, dérivent la constante de Hubble de différentes manières : Ils mesurent la vitesse des objets proches dans l’espace ; examiner les ondes gravitationnelles émanant des interactions entre étoiles à neutrons ou trous noirs ; et ils regardent la quantité de rayonnement de fond micro-onde cosmique (ou CMB), une forme de rayonnement électromagnétique remplissant l’univers depuis le Big Bang.

    Les scientifiques utilisent des radiotélescopes tels que le super-précis de la NASA Sonde d’anisotropie micro-ondes Wilkinson pour trouver cet ancien rayonnement. Cet instrument est si précis qu’il a permis de déterminer non seulement l’âge de l’univers, mais aussi un certain nombre d’autres découvertes étonnantes, notamment la densité de tous les atomes de l’univers et le moment où les premières étoiles ont commencé à briller.

    Des étoiles qui explosent éclairent le chemin vers un monde étranger

    Intuitivement, la constante de Hubble devrait être la même quelle que soit la méthode de mesure utilisée, mais bizarrement, ce n’est pas le cas. Par exemple, les mesures de la lumière des supernovae distantes donnent une valeur légèrement inférieure à celle du CMB.

    Dr PixelGetty Images

    Parce que les supernovae sont les objets les plus brillants que nous puissions voir dans l’espace lointain, elles sont pratiques pour calculer leur distance en fonction de leurs vitesses lorsqu’elles s’éloignent de nous, explique Cyr-Racine. Mécaniques populaires† Nous pouvons identifier l’emplacement de la lumière des supernovae lorsqu’elles s’éloignent de nous et utiliser cette information pour déterminer l’expansion de l’univers.

    Au fil du temps, les valeurs disparates de la constante de Hubble ont se sont rapprochés parce que les mesures scientifiques sont devenues plus précises, mais il reste un écart déroutant. Les données de supernova calibrées indiquent une constante de Hubble supérieure d’environ 8 % à ce que l’on pensait auparavant. “Les données sur les supernovae nous disent que l’univers devrait être environ 21,5 % plus petit que ce que le CMB [data is telling us], grosso modo », dit Cyr-Racine. C’est certainement suffisamment significatif sur le plan statistique pour se demander pourquoi, ajoute-t-il.

    L’influence subtile mais puissante d’un univers miroir

    Les observations d’objets stellaires comme les étoiles et les supernovae montrent que l’univers s’étend de plus en plus rapidement. Il se pourrait que le taux d’expansion plus lent observé dans les objets extrêmement éloignés provoque une erreur de calcul de la constante de Hubble. Mais ce n’est pas probable. On ne peut pas non plus blâmer les appareils et les méthodes de mesure, car ils sont ultra-précis de nos jours, dit Cyr-Racine.

    L’idée du monde miroir remonte aux années 1970, lorsque le physicien russe Andrei Sakharov s’est demandé pour la première fois s’il pouvait y avoir un univers où le temps se déplace dans la direction opposée à la nôtre. Maintenant, cela pourrait être une explication du problème constant de Hubble. Bien que cela puisse sembler incroyable, le concept d’un univers miroir résoudrait cet important problème en physique des particules, dit Cyr-Racine.

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    Particule par particule, un monde miroir ne serait que cela – une image miroir de la nôtre. Mais son existence signifierait qu’il a aussi ses propres forces, comme la gravité. Comme le bruissement des feuilles d’un arbre par le vent, cela pourrait perturber notre monde entier, de manière invisible. De plus, un scénario de monde miroir permet un taux d’expansion plus rapide dans notre propre univers, tout en modifiant à peine les autres prédictions testées avec précision sur le fonctionnement de notre propre univers, comme la quantité de rayonnement électromagnétique dans l’univers. “Alors [the mirror world has] toutes les mêmes particules, sauf qu’elles n’interagissent pas vraiment directement avec notre secteur. La seule façon dont ils se voient – ​​ces deux collections de particules – est par l’interaction gravitationnelle », explique Cyr-Racine.

    L’idée de Cyr-Racine rend le fond diffus cosmologique compatible avec un univers plus petit. Il est important de noter que plus l’univers contient de matière, plus l’attraction gravitationnelle de tous ses objets est élevée. Tout dans un univers surpeuplé se rapproche et l’univers devient plus compact.

    Il en va de même dans un système solaire, explique Cyr-Racine. Lorsque les objets ont plus de masse, le système solaire a tendance à être plus serré. « Alors si je veux que le plus grand univers soit plus petit, cela signifie que je dois y ajouter quelque chose ; J’ai besoin d’ajouter de la matière et de l’énergie à l’univers qui peut interagir gravitationnellement avec tout le reste », explique-t-il.

    Cependant, vous ne pouvez pas jouer à Dieu et simplement commencer à ajouter de la matière normale à l’univers, ajoute-t-il. Nos instruments nous donnent une image très claire de l’univers visible qui nous entoure, et nous savons combien il y a de matière normale, y compris les galaxies et les étoiles. « Vous devez donc ajouter quelque chose d’autre qui est sombre, qui n’interagit pas avec la lumière ou la lumière visible », explique Cyr-Racine. C’est là qu’intervient l’idée d’un univers miroir influent, jouant avec notre constante Hubble.

    « En ce moment, il y a probablement des milliards de neutrinos qui traversent cette pièce où je me trouve, et du soleil, venant de l’espace, mais nous ne les voyons pas. Nous ne les sentons pas.

    Il y a une certaine belle symétrie dans les lois de la physique dans l’univers. Si vous réduisez l’échelle de l’univers, alors les étoiles, les galaxies, les planètes et la matière interstellaire doivent toutes être plus proches les unes des autres. Cela perturbe beaucoup de physique connue, y compris nos données sur la quantité de rayonnement de fond cosmique micro-ondes et la distance typique qu’un photon, une particule de rayonnement électromagnétique, aurait parcourue dans l’univers primitif, dit Cyr-Racine.

    Les physiciens des particules réfléchissent depuis des décennies à ce qui se passerait si un univers miroir pouvait interagir avec le nôtre. “Cela peut sembler un peu fou de dire, d’accord, j’ai ce monde miroir que je ne peux pas voir. Mais même dans la partie normale de l’univers, il y a un tas de particules que nous ne voyons pratiquement jamais. Les neutrinos en sont probablement le meilleur exemple », souligne Cyr-Racine.

    neutrinos de l'univers miroir, oeuvre conceptuelle

    Art conceptuel des neutrinos.

    Photothèque scientifique – VICTOR HABBICK VISIONSGetty Images

    Les neutrinos n’ont pas de charge électrique et presque pas de masse, pourtant ils existent comme la particule la plus abondante dans l’univers. « En ce moment, il y a probablement des milliards de neutrinos qui traversent cette pièce où je me trouve, et du soleil, venant de l’espace, mais nous ne les voyons pas. On ne les sent pas », explique Cyr-Racine. “Leur taux d’interaction avec nous est si faible que cela ne fait pratiquement aucune différence. Ceci est très similaire au secteur miroir. S’il y avait une particule du secteur miroir traversant cette pièce, je ne le saurais tout simplement pas, car leurs interactions avec notre matière sont nulles ou très, très petites.

    Un peu effrayant, mais si Cyr-Racine continue d’affiner son modèle d’univers miroir, cela pourrait un jour dissiper le mystère des constantes dépareillées de Hubble.

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