Une proposition révolutionnaire d’une équipe de chercheurs de la NASA dans l’exploration de la physique

Mystères cosmiques

L’existence de la matière noire et de l’énergie noire reste l’un des plus grands mystères de l’Univers moderne. Ces deux composantes sont en effet essentielles pour expliquer les observations astronomiques, mais leurs origines et leurs natures exactes restent largement méconnues.

D’une part, la matière noire est une forme de matière hypothétique qui n’émet ni ne reflète la lumière, ce qui la rend invisible aux télescopes traditionnels. Son existence est déduite des effets gravitationnels qu’elle exerce sur la matière visible, comme les étoiles et les galaxies.

Si l’on sait qu’elle représente environ 27 % de la masse et de l’énergie totales de l’Univers, sa composition exacte reste un mystère. Les théories actuelles suggèrent qu’il pourrait être constitué de particules exotiques, telles que les WIMP (particules massives à faible interaction), mais aucune preuve directe de son existence n’a encore été trouvée.

Quant à l’énergie sombre, c’est une forme d’énergie qui semble être responsable de l’accélération de l’expansion de l’Univers. Contrairement à la matière noire, qui exerce une attraction gravitationnelle, l’énergie noire agirait cette fois comme une force répulsive, éloignant les galaxies les unes des autres à des vitesses de plus en plus rapides.

Environ 68 % de l’énergie totale de l’Univers est attribuée à l’énergie sombre, mais là encore, son origine et sa nature exactes sont encore largement inconnues. Les théories varient, de l’existence d’un champ d’énergie uniforme aux modifications fondamentales de la théorie de la gravité d’Einstein.

Besoin d’une nouvelle physique ?

Face à ces énigmes cosmologiques, les chercheurs explorent naturellement différentes pistes pour tenter d’élucider leur mystère. Certains se tournent vers de nouvelles théories, comme la gravité modifiée ou des théories alternatives à la relativité générale, dans l’espoir de trouver une explication plus satisfaisante. D’autres considèrent l’existence de nouvelles particules ou de nouvelles interactions fondamentales qui pourraient expliquer ces phénomènes.

Dans ce contexte, des chercheurs de la NASA dirigés par Slava G. Turyshev proposent une approche innovante pour répondre à ces énigmes cosmologiques. Leur proposition repose essentiellement sur l’idée que les anomalies observées dans le comportement de la matière et de l’énergie dans l’Univers pourraient être le résultat d’une physique encore inexplorée.

Cette hypothèse soulève alors la possibilité que ces forces ou phénomènes potentiels puissent être détectés à des échelles plus petites, comme celles du système solaire, mais comment faire ?

Une stratégie révolutionnaire

La proposition de l’équipe repose sur une approche innovante utilisant des engins spatiaux volant en formation tétraédrique et équipés d’interféromètres.

Pour rappel, une formation tétraédrique est une configuration où des vaisseaux spatiaux seraient disposés dans l’espace de manière à former un tétraèdre, figure géométrique composée de quatre faces triangulaires. Chaque vaisseau est positionné à un sommet du tétraèdre, de sorte que les distances et les angles entre eux soient soigneusement contrôlés.

Les interféromètres sont des instruments qui mesurent les différences de phase entre les ondes lumineuses ou d’autres types d’ondes électromagnétiques. Ils exploitent le phénomène d’interférence, où deux ondes se chevauchent et créent des modèles d’interférence qui dépendent des différences de phase entre elles.

De cette manière, les engins spatiaux seraient alors capables de mesurer les distances et les vitesses relatives entre eux avec une extrême précision. Cette précision permettrait alors de détecter de manière fiable de petites variations du champ gravitationnel, qui pourraient indiquer des anomalies par rapport aux prédictions de la relativité générale.

Ces mesures différentielles seraient en effet essentielles pour annuler les effets des sources de bruit non gravitationnelles, telles que l’activité des propulseurs et la pression du rayonnement solaire, qui pourraient autrement perturber les observations.

Plusieurs défis à relever

Toutefois, la réalisation de cette mission ne se ferait pas sans difficultés. Les chercheurs devront en effet surmonter plusieurs obstacles techniques et technologiques pour atteindre le niveau de précision nécessaire pour détecter de subtiles variations du champ gravitationnel.

La sensibilité des instruments et la stabilité de l’engin spatial seront des facteurs critiques pour garantir la fiabilité des mesures. De plus, les interférences externes, telles que les variations de température et le rayonnement cosmique, devront être minimisées pour éviter les fausses détections.

Une autre difficulté serait la nécessité d’analyser et de filtrer les données collectées pour distinguer les signaux gravitationnels des fluctuations sonores. Cela nécessiterait le développement de techniques avancées de traitement du signal et d’algorithmes d’analyse de données pour extraire les informations pertinentes.

Malgré ces défis, l’équipe reste optimiste quant à la faisabilité et au potentiel de la mission. En testant les limites de la relativité générale à une échelle sans précédent, les chercheurs pourraient découvrir une physique jusqu’alors inconnue, jetant ainsi les bases d’une nouvelle ère dans notre compréhension de l’Univers.

Source : Examen physique D