Encore une fois la Relativité Générale, proposée par Einstein presque il y a un siècle, sort victorieuse d'autre épreuve, de cette fois à une échelle cosmologique.
Une carte partielle du ciel confectionné avec données du projet Sloan. Il représente une “portion de tarte” de l'univers de 7000 millions d'années-lumière de rayon. Une fontaine : M. Blanton, Sloan Digital Sky Survey. L'apparition de la matière et de l'énergie obscure dans une scène a fait douter des théories établies. Selon la tradition, qui a commencé avec l'éther du XIXe siècle, peut-être l'énergie et la matière obscure n'existent pas réellement, et tout est le résultat de notre mauvaise compression de l'Univers. Une cible de cette mauvaise compréhension a été la Relativité Générale, la théorie que, sous cette philosophie, il faudrait réviser ou être substitué par l'autre meilleure qu'il expliquera les observations sans la nécessité de recourir à des énergies et à des matières énigmatiques. À la chaleur de ce mouvement intellectuel des candidates ont surgi quelques théories.
Maintenant, l'analyse de plus de 70.000 galaxies de la part des hommes de science des universités de Berkeley, Zurich et Princeton démontre que l'Univers, au moins jusqu'à une distance de 3500 millions d'années-lumière de nous, fonctionne sous les règles de la Relativité Générale (RG) et produit des résultats meilleurs que les obtenus par d'autres théories alternatives.
Dans son analyse ils ont tenu en compte le regroupement dans des tas de ces galaxies, de ses vitesses et la distorsion introduite dans la lumière par la matière impliquée. L'une des conséquences auxquelles ils arrivent dans cette étude consiste en ce que la matière obscure est la meilleure explication pour décrire le mouvement des tas de galaxies.
“Le meilleur d'aller à des échelles cosmologiques consiste en ce que nous pouvons vérifier toute théorie alternative de la gravité, parce qu'il doit prédire les choses que nous observons”, dit les Aurochs Seljak.
En particulier la théorie TeVeS que la RG modifie pour éviter l'existence de la matière obscure a complètement prononcé l'épreuve. Selon cette théorie alternative, l'accélération causée par la force gravitationnelle sur un corps ne dépendrait pas seulement de sa masse, mais de plus il dépendrait de la propre accélération produite par la gravité.
De plus, les résultats contredisent un rapport fantôme l'année passée selon laquelle, l'Univers primitif, d'entre il y a 11000 et 8000 millions d'années, a dévié de la description de la RG.
La découverte de l'énergie obscure, une force énigmatique qui accélère l'expansion de l'Univers, a donné lieu à l'apparition des théories f (R), selon lesquelles on peut expliquer l'accélération de l'expansion sans nécessité d'énergie obscure.
Mais se mettre à l'épreuve ces théories n'est pas facile. Normalement, dans les expériences cosmologiques on essaie de détecter des fluctuations dans le fond cosmique de radiation, mais les théories de gravité prédisent des relations entre une densité apparente et une vitesse ou entre densité et des fonctionnalités gravitationnelles.
Selon Seljak, la taille des fluctuations, par le même, ne nous dit rien au sujet de la théorie possible qui peut exister dessous. Il ajoute que la nouveauté de cette nouvelle technique consiste en ce qu'il ne dépend pas de la grandeur de ces fluctuations.
Tout a commencé il y a trois ans quand Pengjie Zhang de l'observatoire du Shanghai a suggéré d'utiliser une quantité appelée EG pour se mettre à l'épreuve les modèles. EG reflète la quantité de regroupement dans les galaxies observables et la quantité de distorsion introduite dans la lumière après avoir traversé les galaxies, ou un effet “d'une faible lentille”. La faible lentille peut faire, par exemple, que nous voyons une galaxie ronde comme si elle était ovale. EG est proportionnel à la densité moyenne de l'Univers et inversement proportionnel au taux de croissance de structures dans lui. Selon Seljak, cela permet d'échapper à l'étendue de fluctuations du fond cosmique et de se concentrer directement sur une combinaison particulière qui est sensible aux modifications de la RG.
En utilisant des données de plus de 70.000 galaxies distantes brillantes du projet Sloan, cet enquêteur et ses collaborateurs ont calculé EG et ils l'ont comparé aux prédictions qui pour EG font les théories TeVeS, f (R) et RG avec une constante cosmologique (qu'il se rendrait compte de l'énergie obscure) et une matière obscure froide. Une valeur s'est trouvée observacional pour EG de 0,39.
Les prédictions de TeVeS pour EG sont sorties en dehors des limites d'erreur observacional, tandis que f (R) il produisait une valeur d'EG en dessous de l'observé (bien qu'encore dans la barre d'erreur). Cependant, la valeur d'EG proportionnée par la RG cadrait très bien avec les données observacionales.
Dans un effort, pour réduire l'erreur, et pour être certainement butiné de la f (R), Seljak espère agrandir ses analyses avec le catalogue BOSS, qui contiendra des données d'un million de galaxies et qui sera disponible dans environ cinq années. Pour réduire l'erreur d'un facteur de dix on requerrait un projet plus ambitieux, comme le BigBOSS déjà proposé et dans une attente d'être mention passable. Des missions futures spatiales comme la JDEM de la NASA ou la mission Euclides de CELA pourraient aussi aider dans cet objectif.
D'un autre côté Glenn Starkman, de Case Western Reserve University au Cleveland dit que l'EG sera utile pour des batteries futures de test auxquels soumettre toutes ces théories. Cet enquêteur et ses collaborateurs viennent de vérifier que l'une de ces théories, dénommée “Éther d'Einstein”, et qu'il utilise un nouveau champ pour remplacer en même temps une matière et une énergie obscure, il n'explique pas les patrons qui se voient dans le fond cosmique de radiation.
En définitive, c'est un soulagement que de nouvelles expériences et observations commencent éliminer tant de théories qui avaient dernièrement proliféré.
Il n'arrête pas d'est incroyable que la RG fonctionne si bien à ces échelles cosmologiques et elle le fait aussi à l'une dix-millième d'un millimètre, comme dans l'expérience de Holger Müller décrite depuis peu dans cela même un web. Ce sont beaucoup d'ordres de grandeur.
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Des fontaines et des références :
Un communiqué de presse de l'Université de Berkeley.
Un article dans Nature (un résumé).
L'article sur l'éther d'Einstein.
Einstein recommence à avoir raison.
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