Nous voyons aujourd’hui d’innombrables étoiles et galaxies scintiller dans l’univers, mais quelle quantité de matière y a-t-il réellement ? La question est assez simple, mais la réponse semble surprenante.
Ce dilemme existe en grande partie parce que les observations cosmologiques actuelles ne sont tout simplement pas d’accord sur la manière dont la matière est distribuée dans l’univers actuel.
Une nouvelle simulation informatique qui suivrait la façon dont tous les éléments de l’univers – la matière ordinaire, la matière noire et l’énergie noire – évoluent selon les lois de la physique serait utile. Les superbes images montrent les galaxies et les amas de galaxies visibles sur l’image. Universest alimenté par ce qu’on appelle La toile cosmique. Ce réseau est La plus grande structure de l’universconstitué de filaments composés de matière ordinaire, ou matière baryonique, et Matière noire.
Contrairement aux simulations précédentes qui portaient uniquement sur la matière noire, les nouveaux travaux, réalisés par un projet appelé FLAMINGO (abréviation de Full-Scale Large-Scale Structure Simulation with All-Sky Mapping to Interpret Next Generation Observations), suivent également la matière ordinaire.
à propos de: Vivons-nous dans une simulation ? Le problème avec cette hypothèse ahurissante.
« Bien que la matière noire domine la gravité, la contribution de la matière ordinaire ne peut plus être négligée », a déclaré Jupp Shaye, professeur à l’Université de Leiden aux Pays-Bas et co-auteur des trois nouvelles études sur le projet Flamingo, dans un article. déclaration.
Quant à la quantité de matière que contient réellement l’univers, les astronomes affirment que de telles simulations informatiques ne sont pas seulement un régal pour les yeux cosmiques, mais aussi des enquêtes importantes pour aider à déterminer la cause d’une divergence majeure dans la cosmologie appelée « tension S8 ». C’est le débat en cours sur la façon dont la matière est distribuée dans l’univers.
Qu’est-ce que la tension S8 ?
Lorsqu’ils explorent l’univers, les astronomes travaillent parfois avec ce que l’on appelle le paramètre S8. Ce paramètre décrit essentiellement à quel point toute la matière de notre univers est « agglutinée » ou serrée et peut être mesuré avec précision à l’aide de ce que l’on appelle des observations à faible redshift. Il est utilisé par les astronomes Redshift Pour mesurer la distance à laquelle se trouve un objet Atterriret des études à faible redshift telles que « faible Lentille gravitationnelle Des « enquêtes » pourraient faire la lumière sur les processus qui se déroulent dans un univers lointain, et donc plus ancien.
Mais la valeur de S8 peut également être prédite à l’aide d’une fonction Forme standard Cosmologie. Les scientifiques peuvent essentiellement ajuster le modèle pour l’adapter aux propriétés connues de l’objet. Fond cosmique de micro-ondes (CMB), qui est le rayonnement résiduel du Big Bang, et calcule l’agglomération de matière à partir de là.
Alors, voici le problème.
Les expériences CMB ont trouvé une valeur S8 plus élevée que les enquêtes à faible lentille gravitationnelle. Les cosmologues ne savent pas pourquoi, ils appellent cette contradiction la tension S8.
En fait, la tension S8 est une crise couvante dans la cosmologie qui est peu différente de sa célèbre cousine : Tension de HubbleCe qui fait référence aux contradictions auxquelles les scientifiques sont confrontés pour déterminer le taux d’expansion de l’univers.
La raison pour laquelle la nouvelle simulation de l’équipe n’apporte pas de réponse au problème de gigue du S8 est importante, car contrairement aux simulations précédentes qui ne prenaient en compte que les effets de la matière noire sur l’univers en évolution, les derniers travaux prennent en compte les effets de aussi une affaire ordinaire. Contrairement à la matière noire, elle est régie par la matière ordinaire la gravité Ainsi que la pression générée par le gaz dans tout l’univers. Par exemple, poussé par les vents galactiques Supernova Éruptions et accumulation active Trous noirs supermassifs Ce sont des processus cruciaux qui redistribuent la matière ordinaire en projetant ses particules dans les galaxies. espace.
Cependant, même l’étude du nouveau travail de la matière ordinaire ainsi que de certains des vents galactiques les plus extrêmes n’a pas suffi à expliquer le faible amas de matière observé dans l’univers actuel.
« Je suis confus ici. Il existe une possibilité passionnante que le stress pointe vers des défauts dans le modèle standard de la cosmologie, ou même dans le modèle standard de la physique », a déclaré Shay à Space.com.
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Physique étrange ou modèle défectueux ?
Alors, d’où vient cette tension S8 ?
« Nous ne savons pas ce qui rend cela si excitant », a déclaré à Space.com Ian McCarthy, astrophysicien théoricien à l’Université John Morris de Liverpool au Royaume-Uni et co-auteur de trois nouvelles études.
Cependant, les simulations informatiques, telles que celles réalisées par FLAMINGO, peuvent nous rapprocher encore davantage. Cela pourrait aider à révéler la raison de l’instabilité de S8, car une hypothétique grande carte de l’univers pourrait aider à identifier des erreurs potentielles dans nos mesures actuelles. Par exemple, les astronomes excluent peu à peu des explications plus banales du problème, comme le fait que cela pourrait être dû à une incertitude générale dans les observations de structures à grande échelle ou être lié à un problème dans le CMB lui-même.
En fait, l’équipe s’attend à ce que les effets de la matière naturelle soient beaucoup plus forts que dans les simulations actuelles. Cependant, cela semble également peu probable, car les simulations concordent bien avec les propriétés observées des galaxies et des amas de galaxies.
« Toutes ces possibilités sont très intéressantes et ont des implications importantes pour la physique fondamentale et la cosmologie », a déclaré McCarthy. Mais la possibilité la plus intéressante est que « le modèle standard soit incorrect d’une certaine manière ».
Par exemple, la matière noire pourrait avoir d’étranges propriétés d’auto-interaction qui ne sont pas prises en compte dans le modèle standard, et la gigue S8 pourrait indiquer un effondrement de notre théorie de la gravité à plus grande échelle, a déclaré McCarthy.
Cependant, alors que les dernières simulations suivent les effets de la matière naturelle et des particules subatomiques connues sous le nom… Neutrinos – Ces deux éléments se sont révélés importants pour faire des prédictions précises sur l’évolution des galaxies au fil des âges – mais ils n’ont pas résolu le problème de tension S8.
Voici ce qui est surprenant : aux faibles redshifts, l’univers est sensiblement moins grumeleux que ne le prédit le modèle standard. Mais les mesures qui sondent les structures de l’univers entre Les mesures du CMB et du faible redshift « sont entièrement cohérentes avec les prédictions du modèle standard », a déclaré McCarthy. « L’univers semble s’être comporté comme prévu pendant une grande partie de l’histoire cosmique, mais cela a changé plus tard dans l’histoire cosmique. »
Peut-être que la clé pour résoudre les tensions du S8 réside dans la réponse à ce qui a exactement motivé ce changement.
Cette recherche est décrit dans trois Des feuilles Publié dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
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