Une bulle dans l'océan d'énergie noire ✛
Une surface noire et froide – voilà à quoi ressemblait depuis des milliards d'années l'océan d'énergie noire, cette substance invisible qui accélère l'expansion de l'univers. Mais le spectrographe DESI a capté une ride à peine perceptible. Les ondes sonores figées – les oscillations acoustiques des baryons – ont révélé un problème avec les distances cosmiques. Comme si une marée invisible faiblissait à chaque époque, et le décalage vers le rouge de la lumière des galaxies lointaines croît légèrement différemment de ce que prescrit la loi de Hubble. L'expansion accélérée, découverte par Adam Riess, Saul Perlmutter et Brian Schmidt grâce à l'éclat des supernovas, pourrait ne pas s'inscrire dans le scénario le plus simple.
L'explication habituelle est une évolution temporelle. Mais le temps a un concurrent : l'espace. Et sa courbure de l'espace-temps peut jouer un mauvais tour. Si notre galaxie flotte à l'intérieur d'une bulle géante à faible densité d'énergie noire, l'observateur se trouve dans une lentille cosmique. Ce scénario n'est pas tiré du chapeau : en théorie quantique des champs, le vide peut être métastable. Une transition de phase, comme une bulle dans de l'eau bouillante, crée une région de nouvelle phase qui s'étend presque à la vitesse de la lumière. Les auteurs ont construit exactement ce modèle : une bulle sphérique à l'intérieur de laquelle la densité d'énergie noire est inférieure de 10% à celle de l'extérieur, nucléée à un décalage vers le rouge de 1,4 – seulement 4,5 milliards d'années après le Big Bang.
Mais l'univers a un chronométreur impitoyable : le Fond diffus cosmologique, la lueur résiduelle du Big Bang. Son homogénéité presque parfaite est établie au cours des mille premières années. Une bulle apparue plus tard doit nécessairement déformer cette image. Si nous ne sommes pas au centre géométrique (les chances sont infimes), les autres points à l'intérieur de la bulle voient leur propre dipôle du Fond diffus cosmologique. Les électrons dans les amas de galaxies diffusent ce dipôle, générant l'effet cinétique Sunyaev-Zel'dovich (Fond diffus cosmologique). Les calculs montrent que son amplitude à l'échelle angulaire ℓ=3000 devrait atteindre des centaines de μK². Les observations ne donnent que 2,9 μK² – soit un écart de deux ordres de grandeur.
Le modèle est brisé. L'océan d'énergie noire s'est révélé agité, et les bulles trop visibles. Mais ce résultat négatif est une carte du champ de mines. Il est désormais clair qu'une énergie noire inhomogène laisse des empreintes indélébiles dans le Fond diffus cosmologique et la structure à grande échelle. Les futures enquêtes, comme Euclid, soit les trouveront, soit refermeront les dernières échappatoires. Peut-être que les parois des bulles sont plus épaisses, le mouvement subsonique ; peut-être que nous sommes dans un ensemble de minuscules bulles. La question de la constance de la constante cosmologique reste ouverte.
Si la bulle avait nucléé suffisamment tard, sa frontière pourrait se situer à seulement quelques centaines de millions d’années-lumière, créant une inhomogénéité locale perceptible par la distorsion des décalages vers le rouge des galaxies proches.
L’idée d’une énergie noire inhomogène rappelle « La Bulle de Hubble » de la nouvelle d’Andreï Salomatov « La Bulle cosmique », où l’humanité se retrouve à l’intérieur d’une anomalie qui fausse la perception de l’Univers. Ici, cependant, tout est bien plus prosaïque : une désintégration quantique du vide sans menace d’apocalypse immédiate.