Falsification du modèle standard de la cosmologie à 7 sigma

[Olorin]

Je me demandais si à tout hasard cet article recent avait attiré la curiosité de certains d’entres vous:
https://academic.oup.com/mnras/artic...2/2845/5939857

Son contenu est par ailleurs plus rigoureusement commenté par ses auteurs ici:
https://www.youtube.com/watch?v=LMhjenB7V8g

Les auteurs ont également été invités a écrire un billet sur le blog de Stacy McGaugh:
https://www.youtube.com/watch?v=LMhjenB7V8g

Je vais résumer ici les tenants et aboutissants des travaux de manière concise, ceci afin de laisser les plus curieux aller lire ou écouter les explications bien meilleures faites par leurs propres auteurs.
Nous savons désormais qu’il existe une tension significative entre la prediction de la constante de Hubble Ho obtenue par paramétrage des propriétés du fond diffus (CMB) et celle mesurée par d'autres méthodes (supernovae et quasars).
Une explication séduisante consisterait a dire que bien qu’homogène aux grandes échelles, rien n’interdirait notre région locale d’univers d’être un peu plus vide que la moyenne: nous mesurerions donc une constante de hubble plus faible localement. Cette région a été nommée «*vide de Keenan-Barger-Cowie*» ou vide KBC, du nom des 3 scientifiques ayant apporté des indices probants allant dans le sens de cette hypothèse. Or toutes les simulations et explorations d’une telle possibilité dans le cadre du modèle standard de la cosmologie LCDM exclue qu’un type de vide de cette nature et de cette taille puisse se former dans l’univers! A contrario MOND avec un ajout de neutrinos stériles semble bien reproduire et permettre les propriétés de l’univers local. Si les travaux et les conclusions de ces travaux sont corrects, le modèle standard serait donc désormais falsifié avec un intervalle de confiance de 7 sigma.
Je vous laisse prendre connaissance des travaux et n’hesitez pas a venir commenter!
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[yves95210]

Salut,

Oui. J'ai lu le billet d'Indranil Banik, Moritz Haslbauer et Pavel Kroupa sur le blog de S. McGaugh (je remets le lien correct), mais pas eu le courage d'essayer de lire leur publication.

C'est intéressant, mais je n'en avais pas parlé sur le forum parce que, au-delà de ce qui est déjà vulgarisé par les auteurs dans ce billet, personne ici n'est capable de critiquer (négativement ou positivement) leurs travaux. Si c'est juste pour que les uns ou les autres répondent en fonction de leurs croyances, ça ne vaut pas le coup.
Mais si c'est pour entamer une discussion sur le fond, le niveau de connaissances que ça demande est au moins celui de la section du forum "astrophysiciens et étudiants avancés", qui est malheureusement déserte.
Dans le même ordre d'idée, tu as peut-être loupé ce fil à propos d'une possible remise en cause du principe cosmologique, l'une des hypothèses fondamentales du modèle LambdaCDM.
De manière générale, pas mal d'indices observationnels pointent vers le fait qu'il est indispensable de tenir compte des inhomogénéités de l'univers récent jusqu'à une échelle bien plus grande que celle sur laquelle repose implicitement ce modèle. Il y a d'autres pistes que celle évoquée par Kroupa et al., qui permettront peut-être de réconcilier la théorie avec les observations; elles entraînent aussi une remise en cause au moins partielle des hypothèses simplificatrices sur lesquelles est basé le modèle LambdaCDM.

[Lansberg]

Bonjour,

Une explication séduisante consisterait a dire que bien qu’homogène aux grandes échelles, rien n’interdirait notre région locale d’univers d’être un peu plus vide que la moyenne: nous mesurerions donc une constante de hubble plus faible localement.

Il me semblait, au contraire, qu'on mesurait une valeur plus grande pour Ho ?

[Lansberg]

De manière générale, pas mal d'indices observationnels pointent vers le fait qu'il est indispensable de tenir compte des inhomogénéités de l'univers récent jusqu'à une échelle bien plus grande que celle sur laquelle repose implicitement ce modèle.

Il y a fort à parier, en effet, que dans un avenir proche on conclue que les inhomogénéités locales soient responsables des divergences dans la mesure de Ho.
La publication rappelle encore les résultats obtenus à partir des BAO entre z=0,38 et z=1,5 (donc pour des distances moyennement proches) et qui donnent une valeur de Ho semblable à celle calculée à partir de la mission Planck.
Or, jusqu'à preuve du contraire, les BAO constituent un étalon de distance qui tient bien la route.

[A voir en vidéo sur Futura]

[pm42]

elles entraînent aussi une remise en cause au moins partielle des hypothèses simplificatrices sur lesquelles est basé le modèle LambdaCDM.

Ce qui semble être le fonctionnement normal de la science non ? On construit un modèle avec les hypothèses minimales, on le teste et on l'affine au fur et à mesure qu'on est plus précis.
Après tout, on rencontre assez peu de gaz parfaits ou de projectile sans résistance de l'air mais cela n'empêche pas d'avoir modélisé par PV=nRT et des paraboles.

[pascelus]

Je vais résumer ici les tenants et aboutissants des travaux de manière concise, ceci afin de laisser les plus curieux aller lire ou écouter les explications bien meilleures faites par leurs propres auteurs.

Bonjour et merci pour ces liens.
Néanmoins après m'etre attardé longuement sur cette énorme étude, et comme le dit Yves, il est bien évident que ce n'est absolument pas du niveau de quiconque ici sur ce forum (de vulgarisation, meme de haut niveau). J'en ai retenu quelques bribes intéressantes comme les remarques sur les vitesses de rotations des galaxies satellites. La curiosité étant là mais pas les compétences, pourrais-tu nous en faire un résumé plus détaillé et accessible stp?

[yves95210]

Ce qui semble être le fonctionnement normal de la science non ? On construit un modèle avec les hypothèses minimales, on le teste et on l'affine au fur et à mesure qu'on est plus précis.

On est d'accord. Ce n'était pas une critique. Mais certains ont tendance a confondre la carte avec le territoire.
En l'occurrence la carte est un modèle basé sur une théorie (la relativité générale) ET sur une hypothèse simplificatrice (homogénéité et isotropie), qui était nécessaire pour obtenir une solution exacte aux équations de la RG (la métrique FLRW). Et ce modèle a constitué une avancée majeure dans la compréhension du "territoire".
Il y a bien longtemps qu'il a fallu ajouter des hypothèses supplémentaires pour que le modèle continue de coller tant bien que mal aux observations. Mais il ne faudrait pas oublier que ces hypothèses (Lambda et CDM) ne sont nécessaires que dans le cadre de ce modèle simplificateur et de la théorie sur laquelle il est basé.

[yves95210]

La curiosité étant là mais pas les compétences, pourrais-tu nous en faire un résumé plus détaillé et accessible stp?

Le résumé que les auteurs en ont fait sur le blog de S. McGaugh est tout à fait accessible (en anglais, évidemment, mais tu peux utiliser un traducteur en ligne. Celui de Deepl marche plutôt mieux que celui de google).

[pascelus]

Le résumé que les auteurs en ont fait sur le blog de S. McGaugh est tout à fait accessible (en anglais, évidemment, mais tu peux utiliser un traducteur en ligne. Celui de Deepl marche plutôt mieux que celui de google).

Oui j'ai lu aussi mais espérais un peu plus d'explications malgré tout. Par exemple quand ils disent ceci "Le vide KBC est une sous-densité observée localement à l'échelle de ~300 Mpc qui semble impossible sur ΛCDM (les sous-densités ne devraient pas se vider autant à l'heure actuelle)." j'aimerais comprendre pourquoi ces sous-densités ne devraient pas se vider autant à l'heure actuelle?
Mais bon, sans doute que résumer ne suffit plus alors...

[yves95210]

Oui j'ai lu aussi mais espérais un peu plus d'explications malgré tout. Par exemple quand ils disent ceci "Le vide KBC est une sous-densité observée localement à l'échelle de ~300 Mpc qui semble impossible sur ΛCDM (les sous-densités ne devraient pas se vider autant à l'heure actuelle)." j'aimerais comprendre pourquoi ces sous-densités ne devraient pas se vider autant à l'heure actuelle?

ça, se sont les calculs qui le disent. Plus précisément, la simulation dont parlent les auteurs :

One of the main objections seemed to be that since such a large and deep void is incompatible with ΛCDM, it can’t exist. This is a common way of thinking, but the problem with it was clear to us from a very early stage. The first part of this logic is sound – assuming General Relativity, a hot Big Bang, and that the state of the Universe at early times is apparent in the CMB (i.e. it was flat and almost homogeneous then), we are led to the standard flat ΛCDM model. By studying the largest suitable simulation of this model (called MXXL), we found that it should be completely impossible to find ourselves inside a void with the observed size and depth (or fractional underdensity) of the KBC void – this possibility can be rejected with more confidence than the discovery of the Higgs boson when first announced.

[Mailou75]

(...) des BAO entre z=0,38 et z=1,5 (...)
Or, jusqu'à preuve du contraire, les BAO constituent un étalon de distance qui tient bien la route.

Pour ce que j’en ai vu z~0,4 est la limite à laquelle on peut encore miser sur l’approximation «racine cubique du produit de la dilatation radiale par le carré de la dilatation transversale». A 1,5 c’est totalement faux, en l’état du modèle...
Sinon je me réjouis de cette nouvelle, mais je ne crois pas qu’Einstein ait trouvé la RG en bidouillant sur Newton...

[Lansberg]

Pour ce que j’en ai vu z~0,4 est la limite à laquelle on peut encore miser sur l’approximation «racine cubique du produit de la dilatation radiale par le carré de la dilatation transversale». A 1,5 c’est totalement faux, en l’état du modèle...
Sinon je me réjouis de cette nouvelle, mais je ne crois pas qu’Einstein ait trouvé la RG en bidouillant sur Newton...

Rien vu passer à ce sujet. Source (s) ??
Au contraire dans cette thèse récente (https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03008641/document) la précision des positions des pics BAO avec les forêts Lyman-α pour des z supérieurs à 2 est très satisfaisante.
Les difficultés sont davantage rencontrées pour l'univers proche car le brassage de la matière est beaucoup plus avancé.

[Mailou75]

Rien vu passer à ce sujet. Source (s) ??

Il se pourrait qu'en fait j'ai mal interprété les formules, à voir... en tout cas ça me parait hors sujet sur ce fil du coup.
Si tu veux bien essayons d'éclaircir quelques points ici : https://forums.futura-sciences.com/d...ml#post6705202

Merci

[Lansberg]

... en tout cas ça me parait hors sujet sur ce fil du coup

Ce n'est pas hors sujet car l'étude des BAO permet de mettre à l'épreuve le modèle ΛCDM et d'atteindre H(z).
C'est seulement un peu plus compliqué de se plonger dans la méthode utilisée.