NASA : pour rendre possible l’impossible

« La seule manière de découvrir les limites du possible est d’aller au-delà, dans l’impossible » Arthur C Clarcke

Du concept à la réalité, c’est l’orientation de la NASA. Depuis la première directive d’envoyer un homme sur la Lune, la NASA a toujours été à la pointe de la technologie et de l’innovation et continue quotidiennement à transformer l’impossible en possible.

Evolution et destin ultime de notre Univers

L’Univers a commencé à partir d’un volume extrêmement faible qui a subi une expansion. Pour la plupart, ce rythme d’expansion s’est ralenti à cause de l’attraction gravitationnelle de la matière sur elle-même.

La question importante concernant l’avenir de l’Univers est de savoir si l’attraction gravitationnelle est suffisamment forte pour pouvoir inverser l’expansion et faire se rétracter l’Univers sur lui-même.

De récentes observations ont montré que l’expansion de l’Univers pourrait en fait s’accélérer, ouvrant la possibilité que l’évolution de l’Univers soit maintenant dominée par une forme étrange de la matière qui aurait une pression négative.

La matière noire et l’énergie noire affectent l’expansion de l’Univers

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Quelle est la forme de l’Univers ?

Le modèle du Big Bang repose sur 2 idées clé qui remontent au début du XXe siècle : la Relativité Générale et le Principe Cosmologique. En supposant que sur de grandes échelles la matière est répartie uniformément dans l’Univers, on peut utiliser la Relativité Générale pour calculer  les effets gravitationnels correspondants de cette matière. Etant donné que la gravitation est une propriété de l’Espace-temps selon la Relativité Générale, c’est équivalent à calculer la dynamique de l’Espace-temps lui-même.

Etant donné l’hypothèse selon laquelle la matière est répartie de manière homogène et isotrope dans l’Univers (Principe Cosmologique), on peut démontrer que la distorsion correspondante de l’Espace-temps (due aux effets gravitationnels de cette matière) peut avoir seulement 3 formes comme montré schématiquement sur l’image ci-dessus.

- Il peut avoir une courbure positive comme la surface d’un ballon et être fini
- Il peut avoir une courbure négative comme une selle de cheval et s’étendre à l’infini
- Il peut avoir une courbure nulle (être plat) et s’étendre à l’infini

Une des limitations de cette image est qu’elle essaye de représenter en 2 dimensions un espace qui est en 3 dimensions.

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Un rayon laser frappe le centre de la Voie Lactée (photo)

Ne vous inquiétez pas, il ne s’agit pas de la première étape d’une guerre galactique

C’est à la mi-août que Yuri Beletsky a pris cette photo extraordinaire à l’Observatoire du Cerro Paranal (projet de l’ESO) situé au Chili. Un groupe d’astronomes observait le centre de la Voie Lactée en utilisant le guide laser de Yepun (qui signifie Venus en langage mapuche), l’un des 4 télescopes de 8,2m de diamètre du VLT (Very Large Telescope).

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La Théorie du Big Bang

Le Big Bang est une théorie largement acceptée de l’origine et de l’évolution de notre Univers. Elle postule que, il y a 13,7 milliards d’années, l’Univers était extrêmement dense et chaud pour ensuite se refroidir progressivement suite à son expansion.

Aujourd’hui, nous pouvons voir les vestiges de cette matière qui était autrefois dense et très chaude : il s’agit du fond diffus cosmologique, un rayonnement fossile qui imprègne l’Univers tout entier et qui est visible par les détecteurs de micro-ondes.

Les fondations du modèle du Big Bang

La théorie du Big Bang repose sur 2 piliers théoriques : la relativité générale et le principe cosmologique.

La Relativité générale
La première idée clé date de 1916 lorsque Einstein a publié sa Théorie de la relativité générale qu’il proposa comme une nouvelle théorie de la gravitation. Sa théorie généralise celle de Isaac Newton (1680) : elle est censée être valable pour les corps en mouvement aussi bien que pour les corps au repos. La gravitation de Newton n’est valable que pour les corps au repos ou se déplaçant très lentement en comparaison de la vitesse de la lumière. Un concept clé de la relativité générale est que la gravitation n’est plus décrite par un champ gravitationnel mais est supposé être une distorsion de l’Espace et du temps. Le Physicien John Wheeler l’a bien exprimé : « La matière dit à l’Espace comment se courber et l’Espace dit à la matière comment bouger ». A l’origine, la théorie a pu expliquer les particularités de l’orbite de Mercure et la courbure des rayons du Soleil qui n’avaient pas pu être expliqués par la théorie de gravitation de Isaac Newton.

Le Principe Cosmologique
Après l’introduction de la théorie de la relativité générale, un certain nombre de scientifiques, dont Einstein, ont essayé d’appliquer la nouvelle dynamique gravitationnelle à l’Univers dans son ensemble. A l’époque, il était nécessaire d’émettre des hypothèses sur la manière dont la matière était distribuée dans l’Univers. L’hypothèse la plus simple est que si vous regardez l’Univers avec une vision assez faible, il aura l’air identique partout et dans toutes les directions. Autrement dit, la matière dans l’Univers est homogène et isotrope en moyenne sur de grandes échelles. On appelle cela le Principe Cosmologique. Cette hypothèse est testée en permanence alors que nous observons la distribution des galaxies sur des échelles encore plus grandes.

Source : NASA