Une étude, dont les résultats intitulés «Early Dark Energy Can Resolve The Hubble Tension» sont publiés dans la revue Physical Review Letters et sont disponibles en pdf,  apporte une solution à l'énigme des mesures de Planck et Hubble de la constante de la loi de Hubble-Lemaître.

Relevons tout d'abord que «récemment, il a été confirmé que l'écart entre la détermination de la valeur de la constante de la fameuse loi de Hubble-Lemaître, grâce aux données de Planck concernant le rayonnement fossile et la détermination de cette constante en étudiant les supernovae SN Ia à l'aide du télescope Hubble, était sérieux».

Comme «il ne pouvait très vraisemblablement pas s'agir d'un biais dans les mesures obtenues par l'une des deux méthodes et pas plus de fluctuations statistiques», ce désaccord a rendu les cosmologistes perplexes «car il n'était pas évident de modifier le modèle cosmologique standard utilisé pour analyser et interpréter les mesures afin de les réconcilier, sans perdre d'une autre façon l'excellent accord entre les prédictions théoriques et les observations».

L'accélération en question «peut faire intervenir de l'énergie noire mais ce n'est nullement une nécessité». Cependant, «on la prend en compte dans le modèle cosmologique standard en introduisant dans les équations de la relativité générale la fameuse constante cosmologique d’Einstein dont les interprétations possibles sont multiples». Considérée «comme invariable dans l'espace et dans le temps», elle «se comporte comme une densité d'énergie qui serait constante malgré l'expansion du cosmos observable, ce qui ne serait pas le cas pour un gaz de particules ordinaire, neutrinos, photons, noyaux».

Pour sa part, l'étude ici présentée considère «un modèle de quintessence avec des propriétés partagées par plusieurs modèles d'énergie noire». Relevons ici qu'un modèle de quintessence (*)«fait intervenir un nouveau champ scalaire, cousin de celui du boson de Brout-Englert-Higgs, mais qui n'a d'effet que par la gravité qu'il génère en introduisant une densité d'énergie dans le vide, et que ce champ et la densité induite est variable dans le temps».

Concrètement, cette étude introduit en «un très grand nombre de nouveaux champs scalaires souvent impliqués par des modèles de théories des cordes (string en anglais) et qui (par leur analogie avec le champ axionique accompagnant une célèbre classe de particules proposée pour rendre compte de la matière noire cette fois-ci, les axions) ont conduit à la notion en anglais de 'string axiverse' ». En fait, «ces champs découlent de la topologie (cycles) des espaces géométriques utilisés sous forme de dimensions spatiales supplémentaires à la Kaluza-Klein de la théorie des cordes».

Au début de l'histoire du cosmos observable, «ces champs se comportent comme une vraie constante cosmologique» qui, ensuite, ne l'est plus: elle évolue alors «dans le temps (plusieurs types de variations sont possibles) de sorte qu'elle se comporte comme un gaz de particule normale dont la densité décroît».

Ainsi, «au moment de l'émission du rayonnement fossile, environ 380.000 ans après le Big Bang, l'expansion du cosmos observable est alors un peu plus rapide que ce que l'on pensait (3 %) alors que la densité du cosmos est due à environ 10 % aux champs scalaires (plusieurs centaines) du 'string axiverse'».

Pour effectuer les simulations, il a fallu implémenter sur un superordinateur «ce nouveau modèle cosmologique dépendant de plusieurs paramètres afin de voir si, dans l'espace des valeurs possibles de ces paramètres, il y en avait un prédit par la théorie qui permettait de reproduire les succès du modèle cosmologique standard tout en supprimant le désaccord entre Planck et Hubble».

Comme c'est bien le cas, pour conclure que l'énigme est véritablement résolue, il va falloir commencer par formuler «de nouvelles prédictions testables qui feraient la différence entre les modèles et qui permettraient de les départager dans un avenir plus ou moins proche».

Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

(*) Quintessence (cosmologie)