Spherical symmetric inhomogeneities in cosmology : effects on redshift and distance

Résumé

La cosmologie est la science de l'infiniment grand, qui nous permet de comprendre les rouages profonds de l'Univers, notamment l'histoire et la dynamique de l'univers. Le scénario le plus accepté est basé sur l'hypothèse du principe cosmologique, selon lequel il n'y aurait pas d'endroit privilégié dans l'univers : il s'agit du modèle standard de la cosmologie. Ce modèle est très largement accepté car il explique une grande partie des observations.Cependant, la cosmologie est aussi une science récente, et beaucoup de ses mystères subsistent. Le modèle standard est certes très explicatif et prédictif, il n'est néanmoins pas parfait, et ne permet pas d'interpréter toutes les observations. On pourrait dire que, si la décennie 2000-2010 était celle de la "cosmologie de précision", la nôtre pourrait être celle de la "cosmologie de la tension".Plusieurs alternatives au modèle standard sont possibles, dont la relaxation de l'hypothèse du principe cosmologique, qui permet d'explorer de nouvelles possibilités sans sortir du cadre conceptuel de la relativité générale. Dans cette optique, la métrique de Lemaître-Tolman-Bondi est une alternative intéressante : elle représente un univers avec une distribution de matière à symétrie sphérique, avec moins de degrés de liberté qu'un univers de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker. Cette classe de modèles a la particularité de pouvoir reproduire le diagramme de Hubble de manière strictement indifférenciable du modèle standard. De plus, ces modèles sont dégénérés, i.e. plusieurs modèles distincts peuvent engendrer une même courbe de luminosité. C'est pourquoi nous avons besoin de tests supplémentaires afin de les différencier.

mots clés

Titre traduit

Conséquences des inhomogénéités à symétrie sphérique sur le redshift et les distances en cosmologie
Résumé

Cosmology is the science of the infinitely large, which allows us to understand the deep workings of the universe, including the history and dynamics of the universe. The most accepted scenario is based on the hypothesis of the cosmological principle, according to which there would be no privileged place in the universe: it is the standard model of cosmology. This model is widely accepted because it explains a large part of the observations.However, cosmology is also a recent science, and many of its mysteries remain. The standard model is certainly very explanatory and predictive, it is nevertheless not perfect, and does not allow the interpretation of all observations. One could say that, if the decade 2000-2010 was that of "precision cosmology", ours could be that of "tension cosmology".Several alternatives to the standard model are possible, including the relaxation of the cosmological principle hypothesis, which allows to explore new possibilities without leaving the conceptual framework of general relativity. From this point of view, the Lemaître-Tolman-Bondi metric is an interesting alternative: it represents a universe with a spherically symmetric distribution of matter, with fewer degrees of freedom than a Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker universe. This class of models has the particularity of being able to reproduce the Hubble diagram in a way strictly indistinguishable from the standard model. Moreover, these models are degenerate, i.e. several distinct models can generate the same luminosity curve. This is why we need additional tests to differentiate them.