Un modèle, de multiples observations
En 2025 et 2026, Rajendra Gupta, professeur auxiliaire au Département de physique de l’Université d’Ottawa, et Nikolaos Samaras, chercheur postdoctoral, ont confronté le modèle CCC+LF à diverses observations astronomiques importantes.
CCC+LF signifie « constantes de couplage covariables et lumière fatiguée ». Selon ce modèle, les phénomènes habituellement attribués à la matière noire et à l’énergie sombre pourraient plutôt découler de l’évolution des constantes fondamentales qui régissent les interactions entre les forces et les particules.
La matière noire et l’énergie sombre font l’objet de recherches depuis des décennies, mais aucune n’a encore été détectée directement. Les observations de galaxies étonnamment évoluées dans l’Univers primordial soulèvent également des questions au sujet du modèle cosmologique standard, ΛCDM.
« La plupart des nouveaux modèles ne permettent d’expliquer qu’un nombre limité d’observations, explique le professeur Gupta. Tout nouveau modèle doit être compatible avec les piliers de la cosmologie et de l’astrophysique. Nos résultats sont concluants à cet égard, notamment en ce qui concerne le fond diffus cosmologique, qui fera l’objet d’une prochaine publication. »
Le modèle CCC+LF modifie les équations d’Einstein et de Friedmann, qui décrivent la gravité et l’expansion de l’Univers. L’équipe ne pouvait donc pas se contenter d’adapter le modèle standard et les codes informatiques existants. Pour chaque test, elle a élaboré des équations et du code compatibles avec le modèle CCC+LF.
Ce que montrent les tests
Les résultats du modèle concordent avec plusieurs observations majeures. Ses prédictions quant aux abondances de l’hydrogène, de l’hélium et d’autres éléments légers produits peu après le Big Bang correspondent à celles du modèle standard. Le modèle est également compatible avec les mesures fondées sur les chronomètres cosmiques, qui utilisent l’âge des galaxies pour estimer la vitesse d’expansion de l’Univers au fil du temps.
Dans un article récent publié dans la prestigieuse revue d’astronomie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, l’équipe de recherche a également appliqué le modèle aux 175 galaxies de la base de données SPARC et constaté qu’il pouvait reproduire leurs courbes de rotation sans faire intervenir la matière noire. Une autre étude, portant sur la dilatation du temps observée dans les supernovas, va également dans le sens du modèle, mais l’article est toujours en cours d’évaluation.
L’équipe s’est également penchée sur l’amas de la Balle. L’effet gravitationnel supplémentaire que prévoit le modèle à la place de la matière noire y suit la répartition des galaxies plutôt que celle du gaz chaud qui émet des rayons X. L’équipe de recherche y voit une première preuve de concept, qui devra faire l’objet d’études plus approfondies.
« Les phénomènes observés que l’on attribue à la matière noire et à l’énergie sombre s’expliquent probablement par les constantes de couplage covariables », ajoute le professeur Gupta, qui approfondit cette hypothèse dans son article sur l’origine de la matière noire et de l’énergie sombre.
« Nous prédisons l’existence de galaxies bien plus lointaines que celles observées jusqu’ici par le télescope spatial James Webb »
Rajendra Gupta
— Professeur auxiliaire au Département de physique de l’Université d’Ottawa
Plus de temps pour la formation des premières galaxies
Le modèle pourrait aussi contribuer à expliquer pourquoi les astronomes continuent de découvrir de grandes galaxies évoluées aussi tôt dans l’histoire de l’Univers.
Selon le modèle standard, l’Univers avait environ 300 millions d’années à l’aube cosmique. Selon le modèle CCC+LF, il aurait eu environ 4,6 milliards d’années au même décalage vers le rouge. Les galaxies auraient ainsi eu davantage de temps pour croître et évoluer. D’après les calculs de l’équipe de recherche, la taille et la masse des premières galaxies seraient environ 12 fois supérieures aux valeurs prévues par le modèle standard, comme l’indique l’étude publiée dans Galaxies, 13, 115.
« Les premières galaxies qui semblaient impossibles deviennent prévisibles, explique le professeur Gupta. Nous prédisons l’existence de galaxies bien plus lointaines que celles observées jusqu’ici par le télescope spatial James Webb. »
Cette prédiction pourrait bientôt être mise à l’épreuve. Le programme GLIMPSE du télescope spatial James Webb prévoit de rechercher des galaxies dont le décalage vers le rouge pourrait dépasser 50. Selon le modèle standard, les galaxies massives n’auraient peut-être pas suffisamment de temps pour se former aussi tôt. Le modèle CCC+LF n’impose pas une telle limite.
Un modèle qui mérite qu’on s’y attarde
« Ces résultats devraient inciter les astronomes à prendre le nouveau modèle au sérieux. Il est difficile à comprendre et à appliquer, mais nous croyons qu’il permet d’élargir notre compréhension de la physique de l’Univers au-delà des limites du modèle ΛCDM », conclut le professeur Gupta.
L’étude intitulée «A Big Bang Nucleosynthesis Consistency Test of the CCC+TL Cosmology » a été publiée dans la revue Universe.
Article de : Rajendra P. Gupta et Nikolaos Samaras – DOI: 10.3390/universe12070193
-30-
Demandes des médias : [email protected]