Cosmology / Cosmologie

IN ENGLISH :

The composition of the universe is known, it is composed of galaxies, particles and molecules composed of atoms. But for fifty years or so, scientists have been abuting on the existence of a strange hidden matter. Indeed 90% of the universe would be composed of this material known as dark matter (DM).

Currently Several polemics are based, especially about the existence of this mysterious matter. The theoretical physicist Erik Verlinde suggests that gravity is an emerging phenomenon and that DM does not exist. Is it then illusory to imagine the presence of an invisible and gigantic matter?

However, this assertion is not validated in the eyes of all ; three other researchers have recently published that « dark matter provides as perfect fluid without pressure provides a good fit of the CDM model to astrophysical and cosmological data.» Thus, this type of evidence would be the basis of astronomical progress. Moreover, in this publication, it is question of studies and very advanced analyzes to find the thermal signature of the DM then the tested one. To test the heat of MN, the authors studied the state of the equation (EoS in English) parameter of MN using cosmic microwave background (CMB), Supernovae type Ia (SNe Ia) and large scale data of structure (LSS) with zero adiabatic sound velocity and no entropy production.

In addition, this study shows the exitence of dark matter.

The full article in English: https://arxiv.org/abs/1901.07549

EN FRANCAIS :

La composition de l’univers est connue, elle est composé des galaxies, de particules et de molécules composées d’atomes . Mais depuis déjà une cinquantaine d’années, les scientifiques se butent sur l’existence d’une étrange matière cachée . En effet 90% de l’univers serait composé de cette matière connue sous le nom de la matière noire (MN).

Actuellement Plusieurs polémiques sont fondées, notamment au sujet de l'existence de cette mystérieuse matière. Le physicien théoricien Erik Verlinde suggère que la gravité est un phénomène émergent et que la MN n’existe pas. Serait-il alors illusoire d’imaginer la présence d’une matière invisible et gigantesque ?

Cependant, cette affirmation n’est pas validé aux yeux de tous ; trois autres chercheurs ont récemment publier que « la matière noire en tant que fluide parfait sans pression fournit un bon ajustement du modèle MDP aux données astrophysiques et cosmologiques ». Ainsi, ce type d’évidence serait à la base du progrès astronomique . Par ailleurs , dans cet publication , il est question d'études et analyses très poussées pour trouver la signature thermique de la (MN) puis la testé. Pour tester la chaleur de MN, les auteurs ont étudié l’Etat de l’équation ( EoS en anglais) paramètre de MN utilisant un fond cosmique à micro-ondes (CMB), Supernovae de type Ia (SNe Ia) et grande échelle données de structure (LSS) avec une vitesse de son adiabatique nulle et pas de production d'entropie.

En outre cette étude mener montre bien l’exitence de la matière noire.

L'article complet en anglais : https://arxiv.org/abs/1901.07549

 

ENGLISH :

A cosmologist by the name of Jamie Farnes of Oxford at e-Research Center, thinks to be able to combine the dark matter and the black energy in a single concept: a fluid of negative mass. This research was published in the journal Astronomy and Astrophysics under the name "A unifying theory of dark energy and dark matter: Negative masses and matter creation within a modified CDM framework".

The author then explains this new concept.

"Previous approaches to combining dark energy and dark matter had attempted to alter Einstein's theory of general relativity, which proved extremely difficult. This new approach takes into account two old ideas that are known to be compatible with Einstein's theory - negative masses and material creation - and combines them" says the author. "We now think that dark matter and dark energy can be unified into a fluid that has a type of" negative gravity", pushing everything around them. Although this matter is foreign to us, it suggests that our cosmos is symmetrical, both in its positive and negative properties.

According to Einstein, his biggest mistake was to include the cosmological constant. He explained his role as follows: "A modification of the theory is necessary, so that "empty space "plays the role of negative gravitating masses distributed throughout the interstellar space". Jamie Farnes' theory fits well into this concept of "gravitational negative mass": according to his model, when a large number of negative masses are created constantly, the fluid of negative mass does not dilute. Thus, this "fluid" behaves like black energy.
Moreover, this theoretical model has also provided correct predictions in relation to the excess speed of rotation of spiral galaxies, which until then was explained by the presence of dark matter.

"The result looks pretty good: dark energy and dark matter can be unified into one substance, both effects can simply be explained as a positive mass material surfing on a sea of ​​negative masses."

However, this theory is not yet validated. It must be tested by tests with a radio telescope, the Square Kilometer Array (SKA), an international project to build the world's largest telescope in which the University of Oxford collaborates.

"There are still a lot of theoretical issues and computer simulations to deal with, and the lambda-CDM model is almost 30 years ahead, but I can not wait to see if this new extended version of the model can accurately match the other data from this model. 'observation. If this is the case, it would suggest that the missing 95% of the cosmos has an aesthetic solution: we would have forgotten to include a single minus sign" concludes Farnes.

Source : A unifying theory of dark energy and dark matter: Negative masses and matter creation within a modified CDM framework by Jamie Farnes

FRENCH :

Un cosmologiste du nom de Jamie Farnes d'Oxford à e-Research Center, pense pouvoir réunir la matière noire et l'énergie noire en un seul concept : un fluide de masse négative. Cette recherche a été publié dans la revue Astronomy and Astrophysics sous le nom "A unifying theory of dark energy and dark matter: Negative masses and matter creation within a modified ΛCDM framework".

L'auteur explique alors ce nouveau concept.

« Les approches précédentes pour combiner l’énergie noire et la matière noire avaient tenté de modifier la théorie de la relativité générale d’Einstein, ce qui s’est révélé extrêmement difficile. Cette nouvelle approche prend en compte deux idées anciennes qui sont connues pour être compatibles avec la théorie d’Einstein — masses négatives et création de matière — et les combine », explique l'auteur. « Nous pensons maintenant que la matière noire et l’énergie noire peuvent être unifiées en un fluide qui possède un type de « gravité négative », repoussant tout ce qui les entoure. Bien que cette matière nous soit étrangère, elle suggère que notre cosmos est symétrique, tant dans ses propriétés positives que négatives ».

Selon Einstein, sa plus grande erreur a été d'inclure la constante cosmologique. Celui-ci expliquait son rôle de la manière suivante : "Une modification de la théorie est nécessaire, de telle sorte que "l'espace vide" joue le rôle de masses négatives gravitantes réparties dans tout l'espace-interstellaire". La théorie de Jamie Farnes s'inscrit bien dans ce concept "masse négative gravitantes" : selon son mdèle, lorsque un grand nombre de masses négatives se créent sans cesse, le fluide de masse négative ne se dilue pas. Ainsi, ce "fluide" se comporte comme l'énergie noire. 
Par ailleurs, ce modèle théorique a également fourni des prédictions correctes en rapport avec l'excès de vitesse de rotation des galaxies à spirale, qui jusqu'à alors était expliqué par la présence de matière noire.  

« Le résultat semble plutôt beau : l’énergie noire et la matière noire peuvent être unifiées en une seule substance, les deux effets pouvant simplement être expliqués en tant que matière de masse positive surfant sur une mer de masses négatives ». 

Toutefois, cette théorie n'est pas encore validé. Elle doit être mise à l'épreuve, par des tests effectués avec un radiotélescope, le Square Kilometer Array (SKA), projet international visant à construire le plus grand télescope au monde auquel collabore l’Université de Oxford.

« Il reste encore beaucoup de problèmes théoriques et de simulations informatiques à traiter, et le modèle lambda-CDM a presque 30 ans d’avance, mais je suis impatient de voir si cette nouvelle version étendue du modèle peut correspondre avec exactitude aux autres données d’observation. Si c’est bien le cas, cela suggérerait que les 95% manquants du cosmos ont une solution esthétique : nous aurions oublié d’inclure un simple signe moins » conclut Farnes.

Source : A unifying theory of dark energy and dark matter: Negative masses and matter creation within a modified CDM framework by Jamie Farnes

IN ENGLISH :

Two astrophysicists postulate the existence of a "Planck star"

Currently, astrophysics is in full debacle concerning the black holes, with in particular the question posed by Hawking: do they really have a horizon of the events? Two astrophysicists add a layer by postulating that in fact there is no singularity within a black hole, but a brand new hypothetical structure: a Planck star.

The physicists Carlo Rovelli and Francesca Vidotto assume that according to the information paradox, a black hole that absorbs information should, at its final stage (ie the end of Hawking evaporation), having stored a quantity of information such that the size of the black hole would necessarily be greater than the Planck scale (1,616 × 10- ^ 35 m). They thus demonstrate that quantum gravitation (normally effective at the Planck scale) would have effects at lengths well above the Planck scale when material density reaches Planck's density. The quantum gravitational effect would therefore release this information by repelling effects ("bounds" in English). If quantum gravity has effects at scales greater than Planck's length, then this implies the existence of something other than a singularity in the center of the black hole.

Both physicists postulate the existence of a new phase in the life of a star after its gravitational collapse. The energy stored during the collapse would lead to a compactification of the material until the density of Planck (5.1 × 10 ^ 96 kg / m3) does not lead to a singularity but to a Planck star. A quantum phase of gravity where the enormous influence of the gravitational attraction of this structure would be countered by quantum pressure of the same importance. Thus, a star could collapse into a Planck star whose size would be of the order of 10 ^ -10cm (even at this size much higher than the Planck scale, the Einstein equations are no longer used).

The full article in English: http://arxiv.org/pdf/1401.6562v4.pdf

IN FRENCH :

Deux astrophysiciens postulent l'existence d'une "étoile de Planck"

Actuellement, l'astrophysique est en pleine débâcle concernant les trous noirs, avec notamment la question que pose Hawking : ont-ils réellement un horizon des événements ? Deux astrophysiciens viennent en rajouter une couche en postulant qu'en fait il n'existe pas de singularité au sein d'un trou noir, mais une toute nouvelle structure hypothétique : une étoile de Planck.

Les physiciens Carlo Rovelli et Francesca Vidotto partent du principe que selon le paradoxe de l'information, un trou noir qui absorbe de l'information devrait, à son étape finale (c'est à dire la fin de l'évaporation de Hawking), avoir stocké une quantité d'information telle que la taille du trou noir serait nécessairement supérieure à l'échelle de Planck (1,616 × 10-^35 m). Ils démontrent donc que la gravitation quantique (normalement effective à l'échelle de Planck) aurait des effets à des longueurs bien supérieures à l'échelle de Planck quand la densité de matière atteindrait la densité de Planck. L'effet gravitationnel quantique permettrait donc de libérer cette information par des effets de répulsion ("bounds" en anglais). Si la gravitation quantique a des effets à des échelles supérieures à la longueur de Planck, cela implique donc l'existence d'un autre objet qu'une singularité au centre du trou noir.

Les deux physiciens postulent l'existence d'une nouvelle phase dans la vie d'une étoile après son effondrement gravitationnel. L'énergie emmagasinée durant l'effondrement conduirait à une compactification de la matière jusqu'à atteindre la densité de Planck (5.1×10^96 kg/m3) ne menant pas à une singularité mais à une étoile de Planck. Une phase quantique de la gravité où l'énorme influence de l'attraction gravitationnelle de cette structure serait contrée par une pression quantique de même importance. Ainsi, une étoile pourrait s'effondrer en une étoile de Planck dont la taille serait de l'ordre de 10^-10cm (même à cette taille bien supérieure à l'échelle de Planck, les équations d'Einstein n'ont plus cours).

L'article complet en anglais : http://arxiv.org/pdf/1401.6562v4.pdf

IN ENGLISH :

The multiverse theory has five sources :

- The theory of the strings which foresees that each universe are branes which, by colliding, create other universes (for summary very vulgarly). I am not a specialist in string theory^^.

- In the theory in which the Big Bang would be at the origin the collapse of a star "primordial" to 4 dimensions, Big Bang resulting from a black hole "primordial". In this theory, some scientists think that there are other primordial stars that could in turn collapse and create another black hole, forming other universes.

- Others think that each black hole leads to other universes, because of the theory described above, but also the theory in which each black hole would also be a wormhole leading to another universe.

- The theory of the quantum multiverse, undoubtedly the most widespread. Everett's theory, explaining that the universe (as well as the observer himself) forks every quantum state observation without the fundamental laws being changed. This solves some quantum measurement problems. The universe splits into several uncorrelated universes because of quantum decoherence.

- Finally, the theory of Andrei Linde, where the universe would be defined in a space of possibilities and each of which would have its own laws and "universal" constants.

IN FRENCH :

La théorie des multivers a cinq sources:

- La théorie des cordes qui prévoit que chaque univers est une brane qui, en entrant en collision, crée d'autres univers (pour un résumé très vulgaire). Je ne suis pas spécialiste de la théorie des cordes ^^.

- Dans la théorie où le Big Bang serait à l'origine de l'effondrement d'une étoile "primordiale" à 4 dimensions, Big Bang issu d'un trou noir "primordial". Dans cette théorie, certains scientifiques pensent qu’il existe d’autres étoiles primordiales qui pourraient à leur tour s’effondrer et créer un autre trou noir, formant d’autres univers.

- D’autres pensent que chaque trou noir conduit à d’autres univers, à cause de la théorie décrite ci-dessus, mais aussi de la théorie selon laquelle chaque trou noir serait aussi un vortex menant à un autre univers.

- La théorie du multivers quantique, sans doute la plus répandue. La théorie d'Everett, expliquant que l'univers (ainsi que l'observateur lui-même) transforme chaque observation d'état quantique sans que les lois fondamentales ne soient modifiées. Cela résout certains problèmes de mesure quantique. L'univers se divise en plusieurs univers non corrélés à cause de la décohérence quantique.

- Enfin, la théorie d'Andrei Linde, où l'univers serait défini dans un espace de possibilités et dont chacune aurait ses propres lois et constantes "universelles".