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Une théorie prédisant un univers plus ancien, dépourvu de matière noire ou d’énergie noire, passe avec succès des tests cosmologiques cruciaux

Par Bernard Rizk, Université d’Ottawa

Édité par Gaby Clark, révisé par Robert Egan

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La galaxie d’Andromède, capturée dans l’immensité de l’espace lointain. Crédit : Jason Pittman - pexels.com

Selon une nouvelle étude de l’Université d’Ottawa, un modèle alternatif — dans lequel l’univers aurait 26,7 milliards d’années et ne nécessiterait ni matière noire ni énergie noire — a été confronté à plusieurs tests cosmologiques majeurs. Ces travaux, intitulés « A Big Bang Nucleosynthesis Consistency Test of the CCC+TL Cosmology » (Test de cohérence de la nucléosynthèse primordiale dans le cadre de la cosmologie CCC+TL), sont publiés dans la revue *Universe*.

Un modèle, de multiples observations

En 2025 et 2026, Rajendra Gupta, professeur adjoint au Département de physique de l’Université d’Ottawa, et le chercheur postdoctoral Nikolaos Samaras ont testé le modèle CCC+TL en le confrontant à un ensemble d’observations astronomiques importantes.

L’acronyme CCC+TL signifie « constantes de couplage covariantes » (*covarying coupling constants*) et « lumière fatiguée » (*tired light*). Le modèle suggère que les phénomènes généralement attribués à la matière noire et à l’énergie noire pourraient, en réalité, résulter de l’évolution des constantes fondamentales qui régissent les interactions entre les forces et les particules.

Les scientifiques recherchent la matière noire et l’énergie noire depuis des décennies, sans pour autant parvenir à les détecter directement. Par ailleurs, le modèle cosmologique standard, appelé ΛCDM, est remis en question par l’observation de galaxies étonnamment matures dans l’univers primordial.

« La plupart des modèles émergents n’expliquent qu’un nombre limité d’observations », explique Rajendra Gupta. « Un nouveau modèle ne doit pas entrer en conflit avec les piliers de la cosmologie et de l’astrophysique ; nos résultats relèvent ce défi, y compris celui — qui n’a pas encore fait l’objet d’une publication — lié au fond diffus cosmologique. »

Le modèle CCC+TL modifie les équations d’Einstein et de Friedmann, qui décrivent la gravitation et l’expansion de l’univers. Par conséquent, les chercheurs ne pouvaient pas se contenter d’ajuster le modèle standard ou les codes informatiques existants. Pour chaque test, ils ont dû développer des équations et des codes spécifiques, adaptés au modèle CCC+TL.

Abondance des éléments légers issus de la nucléosynthèse en fonction du temps, selon l’échelle temporelle du modèle ΛCDM. Crédit : *Universe* (2026). DOI : 10.3390/universe12070193

Résultats des tests

Les résultats du modèle concordent avec plusieurs observations majeures. Ses prédictions concernant les quantités d'hydrogène, d'hélium et d'autres éléments légers formés peu après le Big Bang correspondent à celles du modèle standard. Il est également en accord avec les mesures issues de « chronomètres cosmiques », qui utilisent l'âge des galaxies pour estimer la vitesse d'expansion de l'univers au fil du temps.

Dans un article récent publié dans les *Monthly Notices of the Royal Astronomical Society*, les chercheurs ont appliqué ce modèle aux 175 galaxies répertoriées dans la base de données SPARC ; ils ont constaté qu'il permettait de reproduire leurs courbes de rotation sans faire appel à la matière noire. Une étude distincte, portant sur la dilatation temporelle observée dans les supernovas, vient également étayer ce modèle, bien que cet article soit encore en cours d'évaluation.

L'équipe s'est aussi penchée sur l'amas du Boulet (*Bullet Cluster*). Dans ce cas précis, l'effet gravitationnel supplémentaire prédit par le modèle — plutôt que la matière noire — suit la distribution des galaxies, et non celle du gaz chaud émettant des rayons X. Les chercheurs considèrent cela comme une première preuve de concept qui nécessite des études approfondies.

« Les observations attribuées à la matière noire et à l'énergie noire découlent probablement de constantes de couplage covariantes », ajoute Gupta, dont les travaux sur l'origine de la matière noire et de l'énergie noire explorent cette hypothèse.

Graphique de Schramm illustrant les abondances des éléments issus de la nucléosynthèse primordiale (BBN). Crédit : *Universe* (2026). DOI : 10.3390/universe12070193

Davantage de temps pour la formation des premières galaxies

Le modèle pourrait également expliquer pourquoi les astronomes découvrent, à des époques très reculées de l'histoire cosmique, des galaxies déjà vastes et matures.

Dans le modèle standard, l'univers était âgé d'environ 300 millions d'années à l'aube cosmique. Selon le modèle CCC+TL, il aurait eu environ 4,6 milliards d'années au même décalage vers le rouge (*redshift*) observé. Ce laps de temps supplémentaire offre aux galaxies une période plus longue pour croître et se développer. D'après les calculs des chercheurs, les premières galaxies seraient environ 12 fois plus grandes et plus massives que ce que prévoit le modèle standard, comme indiqué dans la revue *Galaxies*.

« Des galaxies "impossibles" à un stade aussi précoce deviennent, avec ce modèle, des galaxies prévisibles », explique Gupta. « Nous prédisons l'existence de galaxies bien au-delà des distances atteintes par le télescope spatial James Webb. » Cette prédiction pourrait bientôt être mise à l'épreuve. Le programme GLIMPSE, mené avec le télescope spatial James Webb, prévoit de rechercher des galaxies présentant des décalages vers le rouge (redshifts) susceptibles de dépasser 50. Dans le modèle standard, il est possible que le temps écoulé soit insuffisant pour permettre la formation de galaxies massives à une époque aussi reculée. Le modèle CCC+TL, quant à lui, ne impose aucune limite de ce type.

« Ce succès devrait inciter les astronomes à prendre ce nouveau modèle au sérieux. Bien qu'il soit complexe à appréhender et à appliquer, nous estimons qu'il étend la physique de l'univers au-delà des limites du modèle ΛCDM », conclut Gupta.

Détails de la publication

Rajendra P. Gupta et al., « A Big Bang Nucleosynthesis Consistency Test of the CCC+TL Cosmology », Universe (2026). DOI : 10.3390/universe12070193

Informations sur la revue : Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Concepts clés

Cosmologie

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RESUME

Une théorie prédisant un univers plus ancien, sans matière noire ni énergie noire, passe avec succès des tests cosmologiques clés

Le modèle CCC+TL propose un univers âgé de 26,7 milliards d'années, dépourvu de matière noire et d'énergie noire. Les tests rapportés permettent de reproduire les abondances observées des éléments légers, les mesures de l'expansion de l'univers ainsi que les courbes de rotation de 175 galaxies. Les résultats concernant le fond diffus cosmologique n'ont pas encore été publiés, et l'explication proposée pour l'amas du « Bullet Cluster » demeure préliminaire. 

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XCOMMENTAIRES

Plus de matiere et d d'énergie noires  ???

Bravo et passionnant ! je vais consulter la publication originale