Depuis plus de 100 ans, la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein reste la pierre angulaire de notre compréhension de l’Univers. Elle décrit comment la gravité fonctionne à l’échelle cosmique et comment la matière déforme l’espace-temps. Cette théorie a permis d’expliquer de nombreux phénomènes observés, comme la courbure de la lumière par des objets massifs ou les mouvements des planètes. Cependant, des observations récentes, notamment celles du Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), pourraient remettre en question cette théorie et ouvrir la voie à des modèles alternatifs.
La relativité générale : le modèle standard de l’Univers
La relativité générale repose sur une idée fondamentale : l’espace-temps est une sorte de toile malléable et les objets massifs, comme les étoiles et les galaxies, courbent cette toile autour d’eux, ce qui fait que d’autres objets suivent des trajectoires courbes. Cette théorie a été validée par de nombreuses expériences et observations, notamment la découverte des ondes gravitationnelles et les images de trous noirs. Dans le cadre de cette théorie, l’Univers est en expansion depuis le Big Bang, et cette expansion est régie par les propriétés de la matière, de la matière noire et de l’énergie noire.
L’énergie noire, qui représente environ 68 % de l’Univers, est une forme mystérieuse d’énergie qui accélère son expansion. Bien que son existence soit avérée, sa nature reste inconnue. Selon les modèles actuels, cette énergie est constante et uniformément répartie dans le cosmos. Cependant, une question reste en suspens : l’expansion de l’Univers suit-elle un rythme constant ou varie-t-elle au fil du temps ?
Les observations récentes du DESI et la remise en question de la relativité générale
Le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) est un projet d’observation cosmologique visant à cartographier le cosmos en mesurant les spectres lumineux de millions de galaxies. Les premières données recueillies par DESI suggèrent que l’expansion de l’Univers pourrait être plus complexe que ce que l’on pensait. Si cette évolution du taux d’expansion se confirme, elle pourrait signifier que la théorie de la relativité générale ne suffit pas à expliquer l’histoire de l’Univers, notamment en ce qui concerne l’évolution de l’énergie noire.
Ces nouvelles données semblent indiquer que le taux d’expansion observé pourrait avoir changé au cours du temps, ce qui n’est pas prévu par la relativité générale. Si cette hypothèse est correcte, il serait nécessaire de repenser certains des principes fondamentaux de notre modèle cosmologique actuel.
La théorie de Horndeski : une alternative possible
Face à ces nouvelles données, certains chercheurs se tournent vers des théories alternatives à la relativité générale. L’une de ces théories est la théorie de Horndeski qui est une extension de la relativité générale permettant l’ajout de certains champs supplémentaires, comme des champs scalaires. Ces champs scalaires pourraient influencer l’évolution de l’Univers d’une manière différente de celle prédite par la relativité générale.
Dans cette théorie, le cosmos n’est pas simplement régi par la gravité, mais aussi par d’autres forces et champs qui peuvent expliquer les observations récentes de l’expansion cosmique. Cela permet de moduler l’effet de la gravité à l’échelle cosmologique, ce qui pourrait expliquer pourquoi l’expansion de l’Univers semble accélérer de manière plus complexe que prévu par la relativité générale.
Une connexion avec la matière noire ?
Un autre aspect intéressant de la théorie de Horndeski est qu’elle pourrait aussi offrir une nouvelle perspective sur la matière noire, une forme mystérieuse de matière qui compose environ 27 % de l’Univers. Cette matière exerce une influence gravitationnelle sur les galaxies, mais elle n’émet aucune lumière, ce qui la rend invisible aux instruments traditionnels.
Dans les modèles classiques, la matière noire et l’énergie noire sont traitées séparément. Cependant, les nouvelles données pourraient suggérer que ces deux phénomènes sont liés d’une manière plus profonde que ce que l’on pensait auparavant. En ajustant les modèles de la théorie de Horndeski pour expliquer l’évolution de l’expansion de l’Univers, les chercheurs ont découvert que cette théorie pourrait également mieux rendre compte de l’interaction entre la matière noire et l’énergie noire.
Les implications d’une théorie alternative de la gravité
Si les données de DESI confirment que l’expansion de l’Univers évolue différemment dans le temps, cela pourrait signifier qu’une révision de notre compréhension de la gravité et de l’énergie noire est nécessaire. Bien qu’extrêmement réussie, la relativité générale pourrait ne pas être le modèle complet que nous cherchions et même être dépassée. Si la théorie de Horndeski ou d’autres théories alternatives sont validées, elles pourraient non seulement changer notre compréhension de l’expansion cosmique, mais aussi de la matière noire, de l’énergie noire et peut-être même du futur du cosmos.
L’avenir de la cosmologie semble excitant, avec des découvertes qui pourraient redéfinir les lois qui gouvernent l’univers. Toutefois, bien que la théorie de Horndeski et d’autres alternatives offrent des pistes intéressantes, beaucoup reste à faire pour valider ces modèles.
