Une équipe de cosmologues avance l’idée que l’univers ne se compose pas seulement d’une structure spatiale, où les galaxies sont disposées en filaments séparés par des vides géants, mais qu’il possède également une structure temporelle. Selon cette hypothèse, le temps ne s’écoule pas uniformément partout, mais varie d’un endroit à l’autre. Ce concept marque une rupture radicale avec nos idées traditionnelles ; en fait, qualifier cette proposition de révolutionnaire serait un euphémisme. Jusqu’à présent, on croyait que le temps s’écoulait de manière identique à travers l’univers à grande échelle. Cependant, selon ce modèle, dit « cosmologie temporelle », il existerait d’énormes zones de l’univers où le temps s’écoule plus rapidement que prévu, ce qui signifierait que ces régions ont vécu des milliards d’années de plus que ce que nous pensions.
Imaginez un paysage grandiose, avec le soleil projetant des ombres sur les cimes enneigées des montagnes au loin, tandis qu’un fleuve serpente entre les collines. Il y a une beauté fascinante dans cette scène naturelle majestueuse qui évoque un sentiment de grandeur. Bien que cela ne soit pas visible à l’œil nu la nuit, l’univers possède une structure où des filaments de galaxies s’étendent, séparés par des vides presque vides. Cette vérité a été révélée par les scientifiques il y a des décennies.
Ainsi, une équipe de cosmologues a décidé d’explorer cette réalité en postulant que l’univers présente non seulement une structure spatiale (où les galaxies sont organisées en filaments séparés par des espaces vides), mais aussi une structure temporelle, avec un temps qui varie d’un endroit à l’autre.
Cette théorie marque une rupture radicale avec les idées classiques ; en effet, la qualifier de révolutionnaire serait un euphémisme. Nous avons toujours pensé que le temps s’écoulait de la même façon partout dans l’univers à grande échelle. Pourtant, selon ce modèle, connu sous le nom de « cosmologie temporelle », d’immenses régions de l’univers connaissent un écoulement du temps plus rapide que prévu, ce qui signifierait que ces régions ont vécu des milliards d’années supplémentaires par rapport à nos prévisions précédentes.
Cette hypothèse peut paraître étrange, mais ce qui attire certains physiciens vers cette théorie, c’est sa beauté naturelle. Elle n’implique pas de physiques étranges, mais découle simplement d’une théorie bien établie. Son auteur, David Wiltshire de l’Université de Canterbury en Nouvelle-Zélande, la décrit ainsi : « C’est une composante de la structure de la relativité générale, mais qui n’a tout simplement jamais été envisagée jusqu’à présent. »
Cette théorie pourrait bien offrir une réponse à l’un des plus grands mystères de la physique, ou même entraîner un changement radical dans la manière dont les astronomes décrivent la structure de l’univers. Et avec les nouvelles données provenant des enquêtes astronomiques, des indices commencent à apparaître suggérant que cette idée pourrait bien avoir un fondement réel.
« Lambda-CDM » Il y a près d’un siècle, les astronomes ont découvert que l’espace se dilate. Tout ce qui n’est pas lié gravitationnellement à un autre objet s’éloigne de tout le reste. Cela était prévisible car l’univers a commencé avec le Big Bang, déclenchant un processus d’expansion. Toutefois, au milieu des années 1990, deux groupes de chercheurs indépendants ont fait une découverte majeure et surprenante, qui leur a valu le prix Nobel.
Les deux équipes ont découvert que l’univers ne se contente pas de se dilater, mais que son taux de dilatation accélère avec le temps. En l’absence d’explications claires à ce phénomène, les cosmologues ont postulé qu’une mystérieuse « énergie sombre » emplit l’univers, poussant l’expansion à s’accélérer. Cependant, le vrai problème réside dans l’absence d’une explication naturelle claire de ce qu’est cette énergie sombre, malgré des décennies de recherche sur le sujet. En l’absence de meilleure explication, l’énergie sombre est devenue un pilier central de la cosmologie.
Cela s’applique également à une hypothèse connue sous le nom de « principe cosmologique », proposée en 1933 par le physicien britannique Edward Arthur Milne. Ce principe stipule que l’univers est homogène, c’est-à-dire qu’il semble identique en tous points et qu’il n’existe aucun point particulier. Autrement dit, si vous vous trouviez dans une galaxie lointaine au lieu de la Terre, vous verriez l’univers de la même manière que nous le voyons depuis la Terre.
Prenons par exemple l’âge de l’univers, estimé à environ 13,8 milliards d’années par les astronomes en se basant sur des mesures prises depuis la Terre. Mais selon le principe cosmologique, si nous faisions les mêmes calculs depuis n’importe quel autre endroit dans l’espace, nous obtiendrions le même résultat.
Cela s’explique par deux propriétés essentielles de l’univers à grande échelle : l’homogénéité, où ses caractéristiques sont similaires partout, et la symétrie, où il semble identique dans toutes les directions. En confirmant cela, Joshua Freeman, cosmologue à l’Université de Chicago, déclare : « Lorsque je regarde la distribution des galaxies à grande échelle, je vois à peu près le même nombre de galaxies, que je regarde vers le nord, le sud, l’est ou l’ouest. »
En combinant ce principe cosmologique avec la théorie de la relativité générale d’Einstein, qui explique l’influence de la gravité sur l’espace et le temps, nous obtenons un modèle cosmologique qui nécessite des éléments supplémentaires pour expliquer l’univers tel que nous le voyons aujourd’hui, comme la matière noire et l’énergie noire.
Le modèle standard de la cosmologie suppose que la matière noire est composée de particules lourdes et lentes, appelées matière noire froide (CDM), tandis que l’énergie noire est un champ d’énergie constant symbolisé par λ (lambda). Ce modèle est connu sous le nom de « Lambda-CDM » et sert de cadre de référence pour la plupart des astronomes et cosmologues. Comme le précise Freeman : « Ce modèle nous fournit un cadre pour comprendre comment les structures de l’univers se forment et évoluent, en accord avec les observations astronomiques. »
Le problème du principe cosmologique réside dans le fait que l’univers semble homogène uniquement à grande échelle, sur des distances de l’ordre de 400 millions d’années-lumière ou plus. À des échelles plus petites, les choses sont très différentes. À ces échelles, on trouve d’énormes amas de galaxies, liées par la gravité et donc peu affectées par l’expansion de l’univers.
Par ailleurs, il existe d’énormes vides cosmiques pratiquement dépourvus de matière, ce qui permet à l’expansion d’y se poursuivre à un rythme normal, contrairement aux régions contenant de vastes amas de galaxies. Cela rappelle la forme de la Terre vue de l’espace, qui apparaît comme une sphère parfaite, mais qui révèle des irrégularités sous l’observation plus proche, telles que des montagnes et des vallées.
Une révolution dans la physique. Devons-nous remettre en question tout ce que nous savons sur le temps cosmique ?
