Mettre en pratique la théorie de la relativité restreinte en comptant les galaxies

Les scientifiques qui étudient l’univers ont une philosophie préférée connue sous le nom de « principe de la méchanceté », qui, en substance, suggère qu’il n’y a rien de vraiment spécial sur la Terre, le Soleil ou la Voie lactée par rapport au reste de l’univers.

Maintenant, de nouvelles recherches de CU Boulder ajoutent des preuves supplémentaires au problème de la moyenne : les galaxies sont, en moyenne, au repos par rapport à univers primitif. Jeremy Darling, professeur d’astrophysique à l’Université du Colorado à Boulder, a récemment publié cette nouvelle découverte cosmique dans Lettres du journal astrophysique.

« Ce que cette recherche nous dit, c’est que nous avons un drôle de mouvement, mais ce drôle de mouvement est cohérent avec tout ce que nous savons sur Univers« Il ne se passe rien de spécial ici, a dit Darling. Nous ne sommes pas spéciaux en tant que galaxie ou en tant qu’observateurs. »

Il y a près de 35 ans, des chercheurs ont découvert le fond diffus cosmologique, qui est un rayonnement électromagnétique Ce qui reste de la formation de l’univers lors du Big Bang. Le fond diffus cosmologique semble être plus chaud dans la direction de notre mouvement et plus froid dans la direction de notre mouvement.

De cette lueur de l’univers primitif, les scientifiques peuvent conclure que le soleil – et la Terre qui l’orbite – se déplacent dans une certaine direction, à une certaine vitesse. Les chercheurs ont découvert que notre vitesse déduite est une fraction d’un pourcentage de la vitesse de la lumière – petite mais pas nulle.

Les scientifiques peuvent tester cette conclusion indépendamment en calculant galaxies visible depuis la Terre ou augmenter sa luminosité. Ils peuvent le faire grâce à Albert Einstein en 1905 théorie de la relativité restreinte, qui explique comment la vitesse affecte le temps et l’espace. Dans cette application, toute personne sur Terre qui regarde l’univers dans une direction – la même direction que le Soleil et la Terre se déplacent – devrait voir des galaxies plus brillantes, plus bleues et plus focalisées. De même, en regardant dans l’autre sens, une personne devrait voir des galaxies plus sombres, rouges et plus éloignées.

Mais lorsque les chercheurs ont tenté de compter les galaxies ces dernières années – un processus difficile à réaliser avec précision – ils ont trouvé des chiffres indiquant que le Soleil se déplace beaucoup plus rapidement qu’on ne le pensait auparavant, ce qui est incompatible avec la cosmologie standard.

« Il est difficile de compter le nombre de galaxies dans tout le ciel, vous êtes généralement coincé avec un hémisphère ou moins », a déclaré Darling. De plus, notre galaxie gêne. Ils contiennent de la poussière qui vous fera trouver moins de galaxies et les rendra plus pâles à mesure que vous vous rapprocherez de notre galaxie.

Darling était fasciné et confus par ce mystère cosmique, alors il a décidé de faire des recherches sur lui-même. Il savait également qu’il y avait deux enquêtes récemment publiées qui pourraient aider à améliorer la précision des comptages galactiques – et à faire la lumière sur l’énigme de la vitesse : l’une appelée l’enquête New Mexico Very Large Array of the Sky (VLASS), et l’autre appelée Rapid Australian Square Kilometer Pathfinder Continuum Survey (RACS). ) en Australie.

Ensemble, ces relevés ont permis à Darling d’étudier l’ensemble du ciel en regroupant des vues des hémisphères nord et sud. Plus important encore, les nouvelles enquêtes ont également été utilisées les ondes radioce qui permettait de « voir » plus facilement à travers la poussière de la Voie lactée, améliorant ainsi la vision de l’univers.

Quand Darling analysait un dossier EnquêtesIl a découvert que le nombre et la luminosité des galaxies sont en parfait accord avec la vitesse que les chercheurs avaient précédemment déduite du fond diffus cosmologique.

« Nous trouvons une tendance brillante et une tendance faible – nous trouvons une direction où il y a plus de galaxies et une direction où il y a moins de galaxies », a-t-il déclaré. « La grande différence est qu’il s’aligne sur l’univers primitif de fond de micro-ondes cosmique Et il a la bonne vitesse. Notre cosmologie est bonne. »

Parce que les découvertes de Darling diffèrent des découvertes précédentes, son article suscitera probablement diverses études de suivi pour confirmer ou contester ses découvertes.

Mais en plus de faire avancer le domaine de la cosmologie, les résultats sont un bon exemple concret de la théorie de la relativité restreinte d’Einstein – et ils montrent comment les chercheurs mettent encore la théorie en pratique, plus de 100 ans après que le célèbre physicien a proposé pour la première fois ce. .

« J’aime l’idée que ce principe de base dont Einstein nous a parlé il y a longtemps est quelque chose que vous pouvez voir », a déclaré Darling. « C’est vraiment une chose ésotérique et ça a l’air très étrange, mais si vous sortez et retournez dans les galaxies, vous pouvez voir cet effet soigné. Ce n’est pas aussi ésotérique ou bizarre que vous pourriez le penser. »