L’univers est officiellement isotropique et homogène
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L’univers est-il isotropique ? C’est-à-dire qu’il est le même indépendamment de la direction observée. Ou plutôt, qu’il ne se développe pas dans une direction précise. La réponse est oui grâce à l’analyse la plus détaillée du fond diffus cosmologique.
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Une équipe de cosmologues vient de démontrer que l’univers est officiellement isotropique. Il est le même indépendamment de la direction d’observation. Ces chercheurs ont utilisé les données du fond diffus cosmologique (CMB) et ils ont découvert qu’il n’y a aucune direction ou un axe précis dans l’univers. La probabilité d’une direction précise est seulement de 1 sur 121 000 ce qui confirme l’isotropie de l’univers.
Ce n’est pas nouveau puisque dès 1543, Nicolas Copernic a pulvérisé notre croyance sur le fait que la Terre était au centre de l’univers. Cela a permis de confirmer du principe de Copernic qui est que la Terre et l’humanité n’a pas de place particulière dans le cosmos. Au 20e siècle avec la relativité générale d’Einstein et la découverte que l’univers s’étendait dans toutes les directions, ce principe copernicien est devenu un principe cosmologique. En une seule phrase, on peut dire que l’univers est homogène et isotropique.
Toutefois, le principe cosmologique avait des limitations. Quand on regarde les étoiles et les galaxies, on s’aperçoit que la matière n’est pas distribuée de manière homogène. L’hypothèse est que l’univers est né à partir d’une soupe primitive de particules pendant le Big Bang. Avec une croissance exponentielle et ultra-rapide appelée inflation, des petites fluctuations quantiques dans cette soupe se sont développées dans des tailles gigantesques et cela explique les variations de densité qui nous ont donné les galaxies. Mais le modèle standard de la cosmologie estime que sur de grandes échelles, ces variations sont infimes avec un espace homogène et isotropique.
Toutefois, l’homogénéité ne signifie pas forcément l’isotropie. Il se pourrait que l’espace soit le même d’un point à un autre, mais il pourrait posséder des directions spéciales à la manière d’un diamant qui possède une densité homogène, mais qui se forme dans des directions spécifiques.
Mais désormais, Daniela Saadeh et Andrew Pontzen, cosmologues à l’University College London et ses collègues ont infirmé des directions spéciales de l’univers. Et ils ont utilisé les mesures du fond diffus cosmologique via les données du satellite Planck de 2009 à 2013. Plutôt que de chercher des variations impliquant une direction, ils ont fait le contraire. Ils ont envisagé toutes les manières dont l’univers aurait une direction précise en supposant que cette direction serait imprimée dans les données du fond diffus cosmologique.
Le fond diffus cosmologique nous montre un univers avec une répartion aléatoire et sans aucune direction (Première image). Si l’univers avait une direction particulière, alors on aurait dû trouver des modèles en spirale (Seconde image).
Par exemple, l’univers pourrait se développer à des vitesses différentes sur des axes différents. Ces types de différences étireraient la radiation sur certaines directions par rapport à d’autres. Ou encore, l’univers pivoterait autour d’un axe particulier et cela créerait un modèle en spiral dans le fond diffus cosmologique. Enfin, on a aussi la possibilité que l’univers très jeune aurait pu être déformé par des ondes gravitationnelles. Si c’était le cas, alors l’univers s’étirerait dans une seule direction ou serait comprimé dans une direction perpendiculaire.
Ils ont utilisé un supercalculateur pour chercher ces différents modèles dans les données du fond diffus cosmologique. Pour renforcer leur étude, ils ont également analysé la polarisation des micro-ondes du CMB. Et les résultats sont sans appel. Il n’y a aucun pattern, même infime, qu’on peut discerner dans le CMB qui montrerait que l’univers va dans une direction particulière. Pour la première fois, nous avons réellement exclu l’anisotropie selon un des chercheurs. Mais le souci est qu’on n’a pas de modèle cosmologique alternatif qui nous donnerait la vision d’un univers anisotrope afin de comparer avec les données du CMB. Quoi qu’il en soit, cela clôt définitivement un débat qui a été lancé par Copernic il y a plusieurs siècles. Donc, si l’univers n’a pas de centre, alors cela sous-entend-il que chacun d’entre nous est le centre de l’univers ?
