Les scientifiques qui étudient le cosmos ont une philosophie préférée connue sous le nom de « principe de médiocrité », qui, en substance, suggère qu’il n’y a vraiment rien de spécial sur la Terre, le soleil ou la galaxie de la Voie lactée par rapport au reste de l’univers.
Maintenant, une nouvelle recherche de CU Boulder ajoute encore un autre élément de preuve à l’argument de la médiocrité : les galaxies sont, en moyenne, au repos par rapport à l’univers primitif. Jeremy Darling, professeur d’astrophysique à CU Boulder, a récemment publié cette nouvelle découverte cosmologique dans Les lettres du journal astrophysique.
« Ce que cette recherche nous dit, c’est que nous avons un mouvement amusant, mais ce mouvement amusant est cohérent avec tout ce que nous savons sur l’univers – il ne se passe rien de spécial ici », a déclaré Darling. « Nous ne sommes pas spéciaux en tant que galaxie ou en tant qu’observateurs. »
Il y a environ 35 ans, des chercheurs ont découvert le fond diffus cosmologique, qui est un rayonnement électromagnétique laissé par la formation de l’univers lors du Big Bang. Le fond cosmique des micro-ondes apparaît plus chaud dans la direction de notre mouvement et plus froid loin de la direction de notre mouvement.
De cette lueur de l’univers primitif, les scientifiques peuvent déduire que le soleil – et la Terre en orbite autour de lui – se déplacent dans une certaine direction, à une certaine vitesse. Les chercheurs ont découvert que notre vitesse déduite est une fraction d’un pour cent de la vitesse de la lumière – petite, mais pas nulle.
Les scientifiques peuvent tester indépendamment cette inférence en comptant les galaxies visibles depuis la Terre ou en additionnant leur luminosité. Ils peuvent le faire en grande partie grâce à la théorie de la relativité restreinte d’Albert Einstein de 1905, qui explique comment la vitesse affecte le temps et l’espace. Dans cette application, une personne sur Terre regardant l’univers dans une direction – la même direction que le soleil et la Terre se déplacent – devrait voir des galaxies plus lumineuses, plus bleues et plus concentrées. De même, en regardant dans l’autre sens, la personne devrait voir des galaxies plus sombres, plus rouges et plus espacées.
Mais lorsque les chercheurs ont essayé de compter les galaxies ces dernières années – un processus difficile à faire avec précision – ils ont trouvé des chiffres qui suggèrent que le soleil se déplace beaucoup plus vite qu’on ne le pensait auparavant, ce qui est en contradiction avec la cosmologie standard.
« Il est difficile de compter les galaxies dans tout le ciel – vous êtes généralement coincé avec un hémisphère ou moins », a déclaré Darling. « Et, en plus de cela, notre propre galaxie gêne. Elle contient de la poussière qui vous fera trouver moins de galaxies et les rendra plus sombres à mesure que vous vous rapprocherez de notre galaxie. »
Darling a été intrigué et perplexe par ce puzzle cosmologique, alors il a décidé d’enquêter par lui-même. Il savait également qu’il y avait deux enquêtes récemment publiées qui pourraient aider à améliorer la précision d’un comptage de galaxies et à éclaircir le mystère de la vitesse : l’une appelée Very Large Array Sky Survey (VLASS) au Nouveau-Mexique, et l’autre appelée Rapid Australian Square Kilometre Array Pathfinder Continuum Survey (RACS) en Australie.
Ensemble, ces relevés ont permis à Darling d’étudier l’ensemble du ciel en regroupant les vues des hémisphères nord et sud. Fait important, les nouvelles enquêtes ont également utilisé des ondes radio, ce qui a permis de « voir » plus facilement à travers la poussière de la Voie lactée, améliorant ainsi la vision de l’univers.
Lorsque Darling a analysé les relevés, il a découvert que le nombre de galaxies et leur luminosité étaient en parfait accord avec la vitesse que les chercheurs avaient précédemment déduite du fond diffus cosmologique.
« Nous trouvons une direction brillante et une direction sombre – nous trouvons une direction où il y a plus de galaxies et une direction où il y a moins de galaxies », a-t-il déclaré. « La grande différence est qu’il s’aligne avec l’univers primitif à partir du fond cosmique des micro-ondes et qu’il a la bonne vitesse. Notre cosmologie va très bien. »
Parce que les découvertes de Darling diffèrent des résultats antérieurs, son article suscitera probablement diverses études de suivi pour confirmer ou contester ses résultats.
Mais en plus de faire avancer le domaine de la cosmologie, les résultats sont un bon exemple concret de la théorie de la relativité restreinte d’Einstein – et ils démontrent comment les chercheurs mettent encore la théorie en pratique, plus de 100 ans après que le célèbre physicien l’a proposée pour la première fois. .
« J’aime l’idée que ce principe de base dont Einstein nous a parlé il y a longtemps est quelque chose que vous pouvez voir », a déclaré Darling. « C’est une chose vraiment ésotérique qui semble super bizarre, mais si vous sortez et comptez les galaxies, vous pouvez voir cet effet soigné. Ce n’est pas aussi ésotérique ou bizarre que vous pourriez le penser. »
Jeremy Darling, L’univers est plus lumineux dans la direction de notre mouvement : les comptages et les flux de galaxies sont cohérents avec le dipôle CMB, Les lettres du journal astrophysique (2022). DOI : 10.3847/2041-8213/ac6f08