Une nouvelle étude montre que l’univers pourrait être beaucoup moins « uniforme et symétrique » que ce que l’on a longtemps pensé. Cette conclusion ébranle la prémisse de base du modèle cosmologique standard représenté par le « ΛCDM » (Λ-matière noire froide). Depuis de nombreuses années, la communauté scientifique a généralement accepté ce qu'on appelle le « principe cosmologique », c'est-à-dire qu'à une échelle suffisamment grande, l'univers est à peu près le même dans toutes les directions et la répartition de la matière est globalement uniforme ; le modèle ΛCDM est basé sur cette hypothèse, dans laquelle « Λ » représente la mystérieuse « énergie noire » censée être à l'origine de l'expansion accélérée de l'univers, et « CDM » fait référence à la matière noire froide qui se déplace à une vitesse bien inférieure à la vitesse de la lumière. Cependant, de nouvelles preuves suggèrent une autre possibilité : l'univers pourrait être « asymétrique » et « asymétrique » à grande échelle.
Le cœur de cette controverse est ce qu’on appelle « l’anomalie dipolaire cosmique ». Pour le comprendre, nous devons commencer par le rayonnement de fond cosmique micro-ondes (CMB), le faible résidu de rayonnement laissé lorsque l'univers s'est suffisamment refroidi pour permettre aux photons de voyager librement environ 380 000 ans après le Big Bang. Elle est considérée comme l’une des pierres angulaires de l’observation les plus importantes de la cosmologie moderne. Le CMB est globalement extrêmement uniforme, mais il existe des fluctuations de température très subtiles, appelées « anisotropie ». Le plus important est « l’anisotropie dipolaire » : le ciel est légèrement plus chaud d’un côté et légèrement plus frais de l’autre. Pendant longtemps, les scientifiques ont interprété cette image comme le fait que le système solaire se déplaçait par rapport au « référentiel stationnaire » de l'univers, ce qui entraînait une différence de température similaire à l'effet Doppler.
Si cette explication est vraie, alors la distribution de la matière dans les galaxies et quasars extrêmement éloignés devrait également présenter une configuration dipolaire similaire à celle du CMB. Cette idée a été proposée par les cosmologistes George Ellis et John Baldwin dans les années 1980, et a ensuite été appelée « test Ellis-Baldwin ». Selon les attentes du modèle standard, la direction et l'intensité du dipôle de distribution de matériau doivent être alignées sur le dipôle CMB et être tout à fait cohérentes. Cependant, de nouvelles recherches ont révélé que même si les directions sont globalement cohérentes, il existe un sérieux écart de « grandeur » : la force dipolaire observée dans la distribution de la matière lointaine dépasse de loin les prédictions des modèles cosmologiques existants.
Pour examiner cette différence en profondeur, l'équipe de recherche a analysé les données de plus de 1,4 million de quasars et d'environ 500 000 sources radio. Les résultats ont montré que la signification statistique de ce signal anormal a dépassé la norme 5σ (« Five Sigma »), ce qui signifie que la probabilité qu'il s'agisse d'une coïncidence purement aléatoire est extrêmement faible, environ une sur 3,5 millions. Dans les domaines de la physique des particules et de la cosmologie, 5σ est généralement considéré comme le seuil de « découverte ». Le Centre européen de recherche nucléaire (CERN) a également adopté la même norme lorsqu'il a annoncé la découverte du boson de Higgs. Le professeur Subir Sarkar de l'Université d'Oxford, co-auteur de l'étude, a déclaré sans détour : « Cette question ne peut plus être ignorée. La validité de la métrique FLRW elle-même est désormais discutable ! »
La métrique FLRW, du nom des quatre scientifiques Friedmann, Lemaître, Robertson et Walker, constitue la base mathématique permettant de décrire l'univers en expansion dans le cadre de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Cette métrique repose également sur le principe selon lequel « l’univers est uniforme et isotrope à grande échelle » et constitue le pilier central du modèle cosmologique standard ΛCDM. Si les observations confirment finalement que l’univers est systématiquement asymétrique à grande échelle, alors la structure globale de l’univers décrite sur la base de l’hypothèse FLRW pourrait ne plus être exacte.
Il ne s’agit pas seulement d’un bricolage mathématique, mais cela affecte également directement le statut de concepts clés tels que « l’énergie noire ». Le modèle standard actuel estime que l’énergie noire représente environ 70 % de l’énergie totale de l’univers et constitue un facteur clé pour expliquer l’expansion accélérée de l’univers. Cependant, l'énergie sombre est jusqu'à présent restée au niveau des « hypothèses » et n'a pas été confirmée par des expériences physiques directes. Si l'univers lui-même n'est pas véritablement isotrope, alors certaines des observations interprétées comme des « preuves d'énergie noire » proviennent probablement d'hypothèses incorrectes sur la géométrie et la structure à grande échelle de l'univers, plutôt que d'un composant physique supplémentaire. Le chercheur Sebastian von Hausegger a souligné : "Si dans le système de référence isotrope CMB, le corps céleste éloigné lui-même n'est pas isotrope, cela constituerait une violation directe des principes de la cosmologie... Cela signifie que nous devons revenir au point de départ et recommencer."
Il est intéressant de noter que comparée à la question de la « tension de Hubble » qui a été largement débattue aux yeux du public, l’« anomalie dipolaire cosmique » a reçu jusqu’à présent beaucoup moins d’attention. La tension dite de Hubble fait référence à l'écart évident entre les deux principaux ensembles de méthodes de mesure du taux d'expansion de l'univers (constante de Hubble) : la valeur estimée à partir des signaux de l'univers primitif tels que le CMB est nettement inférieure à l'estimation de « l'univers tardif » basée sur les observations de supernovae et de galaxies proches. Mais le principal défi de la tension de Hubble est la valeur précise du taux d’expansion de l’univers ; en revanche, cette anomalie dipolaire pointe vers un point plus fondamental : celui de savoir si l’univers est réellement « statistiquement uniforme » à la plus grande échelle.
未来几年，多项重大天文观测计划有望为这一争议提供关键证据。欧洲航天局的“欧几里得”（Euclid）卫星正在绘制数十亿个星系的三维分布，以研究暗能量和宇宙大尺度结构。美国航天局的SPHEREx任务将以红外波段扫描整片天空，探寻星系形成与宇宙结构起源的线索。位于智利的Vera C. Rubin天文台则将通过持续扫描南天，研究暗物质以及各种瞬变天体事件；而国际合作建设的平方公里阵列（SKA）这一超大射电望远镜，将以前所未有的灵敏度剖析宇宙大尺度结构。与此同时，机器学习等新方法也被寄予厚望，或将帮助科学家建立能够解释这些“异常观测”的全新宇宙学模型。
Pour l’instant, le signal le plus important de cette recherche est que l’univers est peut-être bien plus complexe que nous le pensions – qu’il n’est peut-être pas aussi simple, symétrique et uniforme. Si des observations ultérieures confirment davantage ces découvertes, les humains devront non seulement réexaminer le modèle cosmologique standard actuel, mais devront peut-être même réécrire toute la compréhension du rôle de l’énergie noire dans l’évolution de l’univers.