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Modèle ΛCDM

un modèle cosmologique du Big Bang paramétré par une constante cosmologique et associée à la matière noire froide

En cosmologie, le modèle ΛCDM[1],[2] (se prononce « Lambda CDM », qui signifie en anglais Lambda - Cold Dark Matter, c'est-à-dire le modèle « lambda - matière noire froide ») ou modèle de concordance[3],[4] est un modèle cosmologique du Big Bang paramétré par une constante cosmologique notée par la lettre grecque Λ et associée à l'énergie sombre. Il est souvent appelé modèle standard du Big Bang, car c'est le modèle le plus simple qui rende compte des propriétés de l'Univers observable :

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Tous les objets visibles de l’univers observable (étoiles, gaz, poussières, nébuleuses, particules) ne constitueraient qu’environ 5 % de sa densité d'énergie totale. Le reste de la densité d'énergie est constitué pour un quart de matière noire, et pour le reste d’énergie sombre, dont la nature exacte n’est pas connue à l'heure actuelle.

Ce modèle suppose que la théorie de la relativité générale décrit correctement la gravité à l'échelle cosmologique. Il est apparu à la fin des années 1990, après une période où plusieurs propriétés observées de l'Univers semblaient mutuellement incompatibles, et où aucun consensus n'existait sur la composition des densités d'énergie de l'Univers.

Description

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Expansion accélérée de l'univers selon le modèle Lambda-CDM. Cette frise chronologique représente schématiquement l'inflation depuis le Big Bang (il y a 13,7 Ga) jusqu'à aujourd'hui.

Le modèle ΛCDM se fonde sur trois hypothèses[7] :

L'Univers contient, de plus, de l'énergie sombre. La lettre grecque Λ est usuellement le symbole de la constante cosmologique, qui est la forme la plus simple d'énergie sombre.

Un tel modèle est aujourd'hui considéré comme le modèle cosmologique le plus simple pouvant décrire l’univers observable. Il est à la base du modèle standard de la cosmologie. Il a supplanté le modèle SCDM, identique si ce n’est qu’il ne possède pas d'énergie sombre, dans le courant des années 1990.

La motivation de ce type de modèle provient de la combinaison de plusieurs observations qui contraignent certains paramètres cosmologiques :

La combinaison de ces contraintes rend nécessaire la présence de matière sombre, ainsi que l’adjonction d’une autre forme de matière, l’énergie sombre, ayant un effet répulsif sur l’expansion de l’Univers.

Le modèle ΛCDM minimal[9] — dit vanilla en anglais[10],[11] — est défini par six paramètres[12],[13],[14] aux effets indépendants[15], à savoir[13] :

 ,

où :

La densité de photons est fixée par la température mesurée   du fond diffus cosmologique :  [13].

Les neutrinos sont considérés comme de masse nulle[13].

L'Univers est supposé plat[13].

Critiques du modèle

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Le modèle standard, bien que privilégié par la majorité des physiciens, fait l'objet de critiques pour ses hypothèses ad-hoc concernant des problèmes cosmologiques connus et non expliqués de façon jugée satisfaisante par le modèle ΛCDM : problème de la formation des structures, problème de la platitude, asymétrie baryonique, problème des baryons manquants, problème de la rotation des galaxies, problème de l'accélération de l'expansion de l'Univers...

Diverses variantes de ce modèle coexistent donc, très souvent inspirées de la relativité générale, parmi lesquelles les théories MOND, l'Univers de Milne, les modèles bi-métriques et les théories des cordes (voir la liste des divers modèles cosmologiques).

Notes et références

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(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Lambda-CDM model » (voir la liste des auteurs).
  1. ↑ Bouchet 2005, chap. 7, p. 346.
  2. ↑ Omont 2017, partie IV, chap. 9, § 9.7, p. 156.
  3. ↑ Daniel et Peter 2019, chap. 3, introduction, p. 151.
  4. ↑ Planck HFI.
  5. ↑ a b c et d De Angelis et Pimenta 2018, chap. 8, sec. 8.4, p. 520.
  6. ↑ a b c et d d'Inverno et Vickers 2022, partie C, chap. 26, sec. 26.5, p. 555.
  7. ↑ Koyama 2019, sec. 2, § 2.1, p. 2.
  8. ↑ a et b Daniel et Peter 2019, chap. 1er, sec. 1.6, p. 36.
  9. ↑ Lesgourgues 2021, sec. 2.6, § 2.6.4, no 2.6.4.1, p. 152.
  10. ↑ Bartolo, Matarrese et Viel 2018, introduction, p. 500.
  11. ↑ Montani et al. 2011, chap. 4, sec. 4.4, § 4.4.4, p. 188.
  12. ↑ Aghanim et Dole 2020, p. 7, col. 1.
  13. ↑ a b c d e f g h i et j Baumann 2022, chap. 7, sec. 7.5, introduction, p. 295.
  14. ↑ Lesgourgues 2021, sec. 2.6, § 2.6.4, no 2.6.4.1, p. 153.
  15. ↑ Lesgourgues 2021, sec. 2.6, § 2.6.4, no 2.6.4.3, p. 158.
  16. ↑ a et b Lesgourgues 2021, sec. 2.6, § 2.6.4, no 2.6.4.6, p. 156.
  17. ↑ a b et c Aghanim et Dole 2020, p. 10, n. (d).
  18. ↑ a et b Lesgourgues 2021, sec. 2.6, § 2.6.4, no 2.6.4.6, p. 157.
  19. ↑ a et b Lesgourgues 2021, sec. 2.6, § 2.6.4, no 2.6.4.3, p. 156.

Voir aussi

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Bibliographie

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  : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

Articles connexes

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Liens externes

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