Nobel pour l'accélération de l'expansion de l'Univers

Salut

Le prix Nobel de physique 2011 est décerné à Saul Perlmutter, Brian Schmidt et Adam Riess pour leur découverte de l’accélération de l’expansion de l’univers à travers l'observation des supernovae. Quels sont les enjeux de cette découverte? Explications.

L’univers s’agrandit

Selon la théorie communément admise, le Big-Bang a entraîné une expansion de l’univers. Cette expansion a pour la première fois été observée et décrite par l’astronome Edwin Hubble qui a remarqué une augmentation de la longueur d'onde de la lumière émise par les galaxies lointaines : c'est le phénomène de décalage vers le rouge. Un décalage qui signifie que ces galaxies s'éloignent les unes des autres. Cet écartement mutuel, que l'on pourrait prendre pour un mouvement des galaxies dans l'espace, s'interprète en réalité par un gonflement de l'espace lui-même.

Les lois de la relativité d’Einstein ont donné un cadre théorique à cette expansion, même si le savant pensait que l’Univers était statique. Il avait même introduit une constante cosmologique dont la valeur avait pour effet d'empêcher exactement l'expansion de se produire. Pour cette raison, Einstein décrivit son introduction de la constante cosmologique comme étant « la plus grande erreur de sa vie ».

L’expansion accélère

Jusqu’à la fin des années 90, les astronomes pensaient donc que nous vivions dans un univers en expansion sous l’effet du Big-Bang initial, mais menacé d’être ralenti ou stoppé par la gravité. Mais les mesures réalisées sur de lointaines supernovæ par l’équipe de Saul Perlmutter et par celle de Brian Schmidt et Adam Riess, ont montré que la vitesse de récession des galaxies par rapport à la Voie lactée augmentait au cours du temps (lire Supernovae, des "chandelles standard"). A la vision traditionnelle de l’Univers venait se substituer celle d’un univers en expansion accélérée, alimentée par une mystérieuse force qui s’oppose à la gravité: l’énergie noire.

Car outre cette accélération surprenant de l’expansion s’ajoute une énigme –et pas des moindres : celle du moteur de l’expansion. L'interprétation la plus simple de la découverte de l'accélération de l'expansion de l'Univers est qu'il existe dans l'Univers une forme d'énergie, traditionnellement appelée énergie noire qui composerait 70% de l’Univers. La nature exacte de cette énergie noire n'est pas connue à ce jour, mais plusieurs candidats possibles existent. Le plus simple d'entre eux est la fameuse constante cosmologique introduite par Einstein qui agirait comme une force anti-gravité (avec une valeur toutefois différente puisque pour Einstein cette constante empêchait justement l’expansion).


Energie noire et destin de l’Univers

D’autres théories, plus exotiques, tentent également d’expliquer cette expansion, certaines impliquant des variations de la gravitation sur de grandes distances ou introduisant des dimensions d’espace supplémentaires. Les récentes mesures et découvertes font toutefois pencher la balance en faveur de la première hypothèse. Cependant, aucune détection directe de cette énergie ne semble envisageable à l'heure actuelle, seule son influence gravitationnelle à très grande échelle étant mesurable.

De la nature de cette énergie noire, dépend pourtant le destin de notre univers. Si celle-ci est constante, l’Univers continuera éternellement à grandir et à se refroidir jusqu’à atteindre une température interdisant tout forme de vie voire de réactions, c’est le Big Chill. Pour d’autres théoriciens l’énergie noire est variable de telle sorte qu'elle finira par devenir attractive plutôt que répulsive, l’Univers connaitrait alors une nouvelle phase de contraction où sa densité augmenterait jusqu’à l’effondrement, c’est le Big Crunch. Enfin, une dernière hypothèse, le Big Rip, prévoit que la densité de l’Univers puisse augmenter tout en restant en expansion. L’énergie noire y devient une énergie fantôme dont la densité augmente fortement en un temps fini, accélérant ainsi l’expansion qui finira par disloquer toute forme de matière.

http://www.sciencesetavenir.fr/actualite/fondamental/20111004.OBS1677/physique-un-nobel-pour-l-acceleration-de-l-expansion-de-l-univers.html