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  • La Découverte de l’Accélération de l’Expansion de l’Univers

    Posté le 9 mai 2012

    Pendant des décennies, la plupart des scientifiques pensaient que l’expansion de l’Univers depuis le Big Bang devait ralentir en raison de l’attraction gravitationnelle.

    Lorsque vous lancez une pomme en l’air, la gravité de la Terre finit par la stopper et la ramène à terre. Tout comme la pomme ralentit avec le temps, l’Univers lui aussi aurait dû ralentir son expansion à cause de l’attraction gravitationnelle de toute matière et énergie envers tout autre matière et énergie.

    Cela soulève la question du destin ultime du cosmos. Est-ce que l’Espace continuera son expansion pour toujours, ou bien, est-ce que la gravité finira par stopper cette expansion, provoquant alors un recroquevillement de l’Espace sur lui-même dans un Big Crunch.

    Pour résoudre ce mystère, 2 équipes d’astronomes ont entrepris de mesurer le ralentissement de l’expansion en utilisant un nouvel outil : les supernovas. Une supernova est une étoile qui termine sa vie dans une explosion massive. Elles sont extrêmement lumineuses et peuvent atteindre la luminosité de milliards de Soleils. Ce qui rend les supernovas très intéressantes est qu’elles sont très similaires. L’explosion est toujours de même luminosité et elles disparaissent de la même manière.

    Ces explosions sont si lumineuses et uniformes que les équipes ont pensé que ces supernova pourraient servir de balises cosmiques très précises, permettant de suivre la manière dont l’expansion de l’Espace a ralenti au cours du temps. Le problème est qu’elles sont extrêmement rares. Pour en trouver suffisamment, Saul Permutter a passé des années à appeler les astronomes du monde entier en les suppliant de lui accorder un peu de temps sur leurs télescopes.

    Saul Permutter explique : « nous avions besoin des plus gros télescopes du monde; nous avions besoin de conditions parfaites ». Il appelait les astronomes en leur disant « Je sais que vous avez un planning assez chargé mais si vous pouviez caler cette observation sur une demi heure, ça serait vraiment intéressant pour nous ».

    Lorsqu’ils eurent suffisamment de données pour voir à quel point l’attraction gravitationnelle ralentissait l’expansion de l’Univers, une surprise de taille les attendait.

    « Les résultats semblaient un peu étranges. Ils n’indiquaient aucun ralentissement de l’expansion de l’Univers… De manière très surprenante, en fait, ils indiquaient un Univers qui accélérait » (Saul Permutter)

    « C’était comme si l’Espace, dont nous pensions qu’il n’était rien, avait une élasticité inhérente en lui » [Adam Riess]

    « Il semblait que l’Univers était en expansion de plus en plus rapide avec le temps, accélérant au lieu de décélérer » [Alex Filippenko]

    « Ma réponse immédiate fut ‘Je dois comprendre pourquoi c’est faux. Ca ne peut pas être vrai !' » [Rocky Bolb]

    Mais c’était bien vrai. Et la plupart des scientifiques ont tous convergé vers une explication : quelque chose rempli l’Espace et contrebalance l’attraction gravitationnelle, poussant les galaxies et étirant le tissu même de l’Espace.

    Cette mystérieuse substance remplissant l’Espace a été surnommée « Energie noire » et a complètement transformé notre vision de l’Univers.

    « Sur les plus grandes distances, l’énergie noire domine le contenu de l’Univers, et nous ne savons pas ce que c’est » [Alex Filippenko]

    « Si vous faite un sondage de toute l’énergie de l’Univers, l’énergie noire se révèle représenter environ 70% de l’Univers. Et jusqu’à il y a une dizaine d’années, personne n’avait même imaginé l’existence d’une telle substance » [S James Gates Jr]

    L’Espace vide lui-même représente environ 70% du total de l’Univers (matière et énergie). C’est approximativement le même pourcentage que celui de la surface de la Terre qui est recouverte par de l’eau. Imaginez que nous ne savions pas ce qu’était l’eau; c’est là où nous en sommes avec l’énergie noire.

    « Nous n’avons vraiment aucune idée pour expliquer ça. Nous avons tout cet appareil scientifique de la mécanique quantique et de la relativité et de la physique des particules que nous avons développé au cours des 100 dernières années, et aucune d’entre elles ne fonctionne pour expliquer l’énergie noire » [Joseph Lykken]

    La découverte de l’énergie noire nous a apporté une autre surprise : l’idée que l’Univers contenait un tel ingrédient avait en fait été concoctée 80 ans plus tôt. Bien qu’il ne l’ait pas appelé « énergie noire », il y a longtemps, Albert Einstein a prédit que l’Espace lui-même pouvait exercer une force qui repousserait les galaxies.

    Peu après avoir mis au point sa théorie de la relativité générale (qui est sa théorie de la gravitation), Einstein a découvert que, d’après les mathématiques, l’Univers devait soit être en expansion, soit en contraction, mais qu’il ne pouvait rester à une taille fixe.

    C’était très curieux, parce que, avant d’avoir connaissance du Big Bang, la plupart des scientifiques (Einstein compris) imaginaient que l’Univers était statique : éternel et immuable.

    Lorsque les équations de Einstein ont suggéré un Univers en expansion ou en contraction, et non pas statique, cela lui posa un problème. Einstein a alors modifié ses équations pour permettre à une sorte de force anti-gravité d’infuser l’Espace avec une poussée vers l’extérieur qui contrebalance l’attraction gravitationnelle, autorisant ainsi l’Univers à rester immobile. Il appela cette modification la « constante cosmologique ».

    Mais en ajoutant cette constante cosmologique, Einstein ne savait pas si cette force existait réellement

    D’après PBS NOVA – The Fabric of the Cosmos

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