Un physicien affirme que l’univers n’est pas un espace vide, mais plutôt un fluide visqueux, ce qui expliquerait son expansion

Une remise en question de la nature du vide spatial

Une nouvelle hypothèse physique vient d’être formulée pour tenter d’élucider l’un des mystères actuels de l’astronomie : la vitesse à laquelle les galaxies s’éloignent de nous. Ce modèle audacieux propose que l’espace vide ne soit pas réellement vide, mais qu’il se comporte plutôt comme un fluide doté d’une résistance interne. Selon cette vision, le vide posséderait une forme de traînée qui freinerait ou modifierait le mouvement des objets célestes.

Cette approche implique une révision majeure de la force motrice derrière l’expansion de l’univers. Contrairement aux modèles actuels où cette force reste constante, la théorie du fluide visqueux suggère qu’elle pourrait varier au fil du temps. Elle pourrait se renforcer, s’affaiblir, voire dépasser brièvement ses valeurs habituelles, ce qui changerait fondamentalement notre compréhension de l’énergie noire.

Le point de départ de cette réflexion provient de mesures récentes effectuées par l’instrument spectroscopique pour l’énergie noire, connu sous l’acronyme DESI. Ces nouvelles données sur les distances cosmiques ont révélé un léger décalage, une inadéquation dans les résultats qui, par ailleurs, retracent fidèlement l’histoire cosmique. C’est précisément cette « tension » dans les données que le nouveau modèle cherche à résoudre.

La viscosité volumique : quand l’espace résiste à son étirement

Pour s’attaquer à cette anomalie des mesures, Muhammad Ghulam Khuwajah Khan, chercheur à l’Institut indien de technologie de Jodhpur (IIT Jodhpur), a élaboré un modèle intégrant cette notion de traînée. Dans une prépublication récente, Khan traite l’espace en expansion comme une entité qui résiste à son propre étirement avant de se relâcher ultérieurement. Si cette tension dans les données se confirme, la prochaine étape scientifique consistera à définir la nature physique exacte de cette résistance du vide.

Cette résistance hypothétique s’opposerait à l’expansion, rendant l’univers légèrement plus « collant » qu’un vide parfait. Les physiciens nomment ce phénomène la « viscosité volumique » ou viscosité de volume. Il s’agit d’une résistance au changement de volume lors d’une expansion, qui se manifeste concrètement sous la forme d’une pression supplémentaire.

Ce mécanisme de viscosité volumique présente une particularité cruciale : il ne s’active que lorsque l’espace change de taille. Par conséquent, une expansion rapide produirait une pression plus importante qu’une expansion lente. Cette caractéristique rend la viscosité très séduisante pour corriger les écarts dans les données cosmiques, bien que qualifier l’espace de « fluide collant » exige encore de trouver une cause réelle et tangible à ce phénomène.

Énergie noire et vibrations : l’analogie des matériaux solides

La plupart des modèles cosmologiques actuels expliquent l’accélération de l’univers par l’ajout d’un ingrédient uniforme qui agit de manière identique partout : l’énergie noire. Les cosmologistes la décrivent comme une source de pression inconnue qui accélère l’expansion cosmique, luttant contre l’attraction gravitationnelle de la matière. Pendant des décennies, les analyses ont supposé que cette poussée restait constante dans le temps, décrite par un chiffre unique : la constante cosmologique, une énergie fixe inhérente au vide spatial.

Cependant, les tensions observées dans les mesures mettent cette constante sous pression. Pour générer la pression variable nécessaire à son modèle, Khan a doté l’espace d’une capacité interne à osciller pendant son expansion. Il s’est inspiré de la science des matériaux et du concept de « phonons », des vibrations collectives qui se déplacent à travers un solide et transportent de l’énergie sans transporter de matière.

Khan a étendu cette idée au vide spatial, décrivant des ondulations longitudinales qui voyageraient à travers l’espace et créeraient cette résistance. À mesure que ces ondulations réagissent à l’expansion, le modèle établit un lien direct entre les mouvements à petite échelle à l’intérieur de la structure même de l’espace et la vitesse à grande échelle des galaxies.

Une traînée temporaire calée sur l’histoire cosmique

Dans l’univers théorisé par Khan, la traînée ne fonctionne pas à pleine puissance indéfiniment. Ses équations rendent ce phénomène temporaire. La pression engendrée par la viscosité est en décalage avec l’expansion en raison d’un retard intrinsèque, ce qui signifie que la résistance atteint son pic uniquement durant certaines éres spécifiques de l’histoire de l’univers.

Au tout début de l’univers, ainsi que dans un futur lointain, le modèle prévoit un retour à un comportement quasi constant. L’augmentation de la résistance ne se produirait donc que durant une période intermédiaire. Cet effet, limité dans le temps, parvient à imiter une accélération changeante telle qu’observée, mais cette spécificité rend également l’idée facile à réfuter si les données ne correspondent pas.

Pour valider cette hypothèse, l’équipe de l’IIT a ajusté les équations des fluides jusqu’à ce que l’échelle corresponde aux observations du DESI. Les indices les plus forts du DESI proviennent d’un motif de séparation répétitif dans les galaxies, appelé oscillations acoustiques baryoniques. Ce signal, vestige des ondes sonores de l’univers primitif, sert de règle standard pour les cartes cosmiques. Le modèle de Khan s’aligne sur ces mesures à travers plusieurs époques, mais comme il a été conçu pour coller aux observations plutôt que construit à partir de la physique des particules, son avenir dépendra des prochains relevés.

La nécessité de vérifications croisées rigoureuses

D’autres mesures du ciel suivent l’expansion de l’univers par des méthodes différentes, et un univers visqueux devra impérativement s’accorder avec elles aussi. Les marqueurs de distance fournis par les supernovas ainsi que la croissance des amas de galaxies réagissent tous deux au taux d’expansion ; par conséquent, la traînée devrait modifier ces deux phénomènes. De même, la courbure de la lumière par lentille gravitationnelle — la déformation des images par la masse — dépend de la manière dont la structure de l’univers croît sous l’effet de cette traînée.

Si le modèle échoue à l’une de ces vérifications croisées, la viscosité ne serait alors qu’un ajustement mathématique astucieux (un « curve-fit ») et non une propriété réelle de l’espace. La prudence est de mise car Muhammad Ghulam Khuwajah Khan a publié ses travaux avant l’examen par les pairs, et l’idée pourrait échouer face à des vérifications basiques. Dans les fluides ordinaires, la viscosité provient de l’échange de quantité de mouvement entre particules ; un vide « vide » nécessite donc une source crédible pour justifier ce comportement.

Un article récent a d’ailleurs souligné comment les modèles de viscosité volumique peuvent se heurter à des contradictions internes lorsqu’ils sont ajustés de manière trop forcée. Tant qu’un mécanisme physique n’explique pas la traînée et que d’autres ensembles de données ne concordent pas, ce modèle reste un espace réservé intéressant mais hypothétique.

Vers un verdict dans la prochaine décennie

Davantage de temps d’observation sera nécessaire pour décider si cette tension dans les données survit, et la prochaine décennie offrira le verdict le plus clair. Les relevés de galaxies en cours continueront de mesurer la vitesse à laquelle l’espace s’étend à travers différentes éres de l’histoire cosmique. Les futures cartes, comprenant des milliards de galaxies, montreront si l’expansion change véritablement de la manière prédite par un modèle visqueux.

Si ces mesures indépendantes s’alignent, le dossier en faveur d’une traînée cosmique se renforcera. À l’inverse, si elles entrent en conflit, l’idée s’estompera probablement. Le modèle de Khan transforme un décalage abstrait en une affirmation claire : l’espace vide pousse en retour lorsqu’il s’étend. L’étude est actuellement disponible sur la plateforme arXiv.

Si les prochains relevés de galaxies confirment ce même motif de traînée, les cosmologistes pourraient être amenés à remplacer l’image d’une énergie noire fixe par une version changeant avec le temps. Toutefois, cela ne se fera qu’après des vérifications minutieuses et approfondies.

Selon la source : earth.com

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