Il n’existerait aucune énergie noire dans l’Univers ! Voici pourquoi

En 1998, la cosmologie, c’est-à-dire l’étude scientifique portant sur les propriétés de l’Univers, fut bouleversée par des observations de supernovæ, cataclysmiques explosions d’étoiles, hors de notre galaxie et permettant de mesurer les grandes distances. Adam Riess et Saul Permutter, lauréats en 2011 du prix Nobel de physique pour cette découverte, avaient alors stupéfait le monde en montrant que l’expansion de l’Univers, loin de ralentir lentement, était au contraire en accélération.

Pour expliquer ce comportement, les physiciens furent donc obligés d’adjoindre une nouvelle force dans l’équation dédiée au comportement de l’espace-temps, force qui fut baptisée “énergie noire”. On avait identifié le problème, mais on ne le comprenait pas du tout. Que diable était cette énergie noire !

L’expansion de l’Univers n’est pas la même partout, et ça change tout

L’annonce dont il est question ici est tout aussi fracassante, créant un brouhaha au sein de la communauté scientifique mondiale : pour des chercheurs de Christchurch en Nouvelle-Zélande, l’expansion de l’Univers ne serait ni uniforme (la même…) ni isotrope (…dans toutes les directions), ce qui changerait absolument tout.

Effectivement, les “lois” de l’Univers doivent être les mêmes en tout lieu du cosmos. Ainsi, on n’imagine pas du tout découvrir une planète où la gravité dirigerait les choses vers le haut, car elle ne pourrait pas exister, étant donné que sa matière ne s’agglomérerait pas. Dans leur article, les astrophysiciens néo-zélandais expliquent que l’expansion n’est pas la même à des distances équivalentes, dépendant peut-être d’un facteur qui nous échappait jusqu’ici, voire qu’elle ne serait qu’une sorte d’illusion nous poussant à inventer l’énergie noire.

Et si l’expansion de l’Univers n’était qu’une illusion gravitationnelle ?

On entend souvent dire que le temps dans l’espace s’écoule beaucoup plus vite que sur Terre. C’est en partie vrai. Même si ces effets sont prouvés par la technologie de pointe, comme les GPS qui utilisent des satellites en orbite, ils sont souvent extrêmement faibles. Fondamentalement, l’écoulement du temps dépend de facteurs tels que la vitesse (relative) d’un objet et des masses présentes. Pour schématiser, une horloge placée dans le centre dense d’une galaxie verra “son temps” très ralenti par rapport à une poor lonesome horloge dans le grand vide intergalactique.

Une horloge dans la Voie lactée tournerait 35 % moins vite que dans un vide galactique

L’idée du modèle cosmologique dit du “paysage temporel” est que les grands vides entre les galaxies ont vu — relativement à nous — leur temps s’accélérer du fait de l’absence de matière. Ces vides intergalactiques auraient donc permis à l’expansion d’agir davantage, non pas parce qu’elle y serait plus forte, mais juste parce qu’elle aurait eu plus de temps pour le faire. Ce modèle prévoit notamment qu’une horloge dans la Voie lactée tourne 35 % plus lentement qu’une autre dans un grand vide cosmique.

Si la relativité générale d’Albert Einstein prévoit bien que la matière ralentit le temps, ce modèle de paysage temporel repose sur une manière d’établir des moyennes pour intégrer les effets des vides cosmiques au comportement de l’espace-temps. Les physiciens appellent cet effet la rétro-action, et tout le monde n’est pas d’accord sur son importance. Certains disent qu’elle est négligeable ; d’autres, comme les chercheurs néo-zélandais, pensent a contrario qu’à ces échelles cosmologiques elle devient suffisamment importante pour générer cet effet responsable de l’illusion de l’expansion accélérée.

Les télescopes spatiaux Euclid et bientôt Nancy Grace Roman pourront tester le modèle du « paysage temporel »

Euclid, télescope spatial de l’ESA déjà en orbite et responsable de magnifiques photos, doit justement aider à mieux comprendre la nature de l’expansion de l’Univers. Il y aurait besoin d’environ 1000 observations de supernovæ pour distinguer lequel du modèle cosmologie standard ou de celui du “paysage temporel” est le bon. Il faudra sans doute mettre à contribution également le futur télescope de la Nasa, le Nancy Grace Roman Telescope, successeur du James-Webb, dont nous vous parlerons bientôt…