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

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.

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Qu’est-ce que l’Espace ?

Que se passerait-il si l’on enlevait tout ce qui occupait l’espace ? Tout jusqu’aux planètes, étoiles, galaxies, ainsi que tous les atomes présents dans l’Univers ? Que resterait-il ? La plupart d’entre nous répondrait : « rien ». Mais l’espace vide n’est pas rien. C’est quelque chose avec des caractéristiques cachées mais qui est aussi réel que tout ce que nous pouvons voir dans notre vie de tous les jours.

En fait, l’espace est si réel qu’il peut se courber, se tordre, et onduler. Il est si réel qu’il aide à former tout ce que nous pouvons voir. L’espace est la structure, la toile sur laquelle le cosmos existe. Nous ne sommes pas conscients de l’espace. Mais, les poissons non plus ne sont pas conscients de l’eau dans laquelle ils évoluent.

Comment donner un sens à quelque chose qui semble n’être rien ? L’Espace est l’un des plus grands mystères de la physique.

Newton

Imaginez une pièce de théatre. Tout ce que nous voyons en tant que spectateur, c’est le spectacle qui se joue devant nos yeux. Mais il y a un élément essentiel au spectacle que nous remarquons à peine : la scène. Personne n’y prêtait attention jusqu’à Isaac Newton. Pour lui, la scène de l’Univers était absolue, éternelle et immuable. L’action ne pouvait pas influer sur la scène et la scène ne pouvait pas influer sur l’action.

En imaginant l’espace de cette manière, Newton a pu décrire le monde comme personne ne l’avait fait auparavant. Sa scène immuable lui a permis de comprendre presque tous les mouvements que nous pouvons voir autour de nous, des pommes qui tombent des pommiers jusqu’au mouvement de la Terre autour du Soleil. Les lois de Newton fonctionnaient tellement bien que l’on peut continuer à les utiliser aujourd’hui pour le lancement de satellites et l’atterrissage des avions. Ces lois reposent sur l’idée radicale que l’espace est réel. Même si vous ne pouvez pas le voir, le sentir ou le toucher, l’espace est assez réel pour être une référence pour certains types de mouvements.

Les lois de Newton ont eu un énorme succès qui a duré 200 ans, jusqu’à ce qu’un jeune employé vienne secouer la scène de Newton jusqu’à ses fondations. Ce jeune employé à l’office des brevets de Berne, c’était Albert Einstein.

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Multivers : A la recherche de traces de collisions d’Univers dans le fond diffus cosmologique

La théorie du Big Bang nous explique comment l’Univers a évolué une fraction de seconde après que se produise le « Bang », mais elle ne nous explique pas ce que a provoqué ce Bang.

Il y a maintenant une proposition concernant ce sujet : la Cosmologie inflationnaire. Elle se base sur une idée qui nous ramène à Einstein. Cette idée est que la gravitation, dans certaines circonstances, peut être une force répulsive. A l’origine de l’Univers, les conditions étaient peut-être réunies pour que la gravitation se comporte comme une force répulsive provoquant l’expansion de l’Espace.

Lorsqu’on étudie cette théorie en détail, elle semble montrer que cet évènement n’était pas forcément unique : il y a pu y avoir plusieurs Big Bang à plusieurs endroits du cosmos, chacun donnant naissance à un Univers (c’est le multivers inflationnaire).

Les fluctuations quantiques de l’Univers primordial se sont étendues très rapidement lors du Big Bang. Ces fluctuations, qui étaient minuscules, sont devenues visibles sur tout l’Univers. On les détecte sous forme de très faibles différences de température dans le rayonnement de fond diffus cosmologique (CMB). (Pour vous faire une idée, c’est un peu comme si vous écriviez un message en toutes petites lettres sur un ballon gonflable. Lorsque vous le gonflez, le message apparait en grosses lettres)

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Zoom sur l’Univers

Cette animation interactive créée par Number Sleuth vous donne la mesure de l’immensité de l’Univers.

Commencez par cliquer là où vous souhaitez commencer l’exploration. De gauche à droite : atomes, animaux, bâtiments, montagnes, planètes, étoiles, nébuleuses, galaxies, l’univers observable

Ensuite, il vous suffit de glisser le bouton bleu qui se situe en bas : vers la droite pour zoomer ou vers la gauche pour dézoomer

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Visualisation 3D de l’Univers Observable

Les données du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ont été utilisées pour générer une vue 3D de l’Univers observable.

Le SDSS est le sondage astronomique le plus ambitieux jamais entrepris. Il fournit une carte 3D d’environ un million de galaxies et de quasars. Tous les ans, de nouvelles données sont mises à disposition de la communauté scientifique et du grand public.

Le télescope utilisé pour collecter les données est un télescope optique de 2,5 m de diamètre situé à l’observatoire d’Apache Point (Nouveau Mexique)

Cette vidéo commence par présenter les données du SDSS puis termine sur celles de WMAP