L'énergie sombre existerait depuis au moins neuf milliards d'années
Publié par Michel le 20/11/2006 à 00:00
Source: PhysicsWeb
Illustrations: NASA , ESA / A. Feild, A.Riess (STScl)
Selon des astronomes américains, la mystérieuse substance connue sous le nom d'énergie sombre entretiendrait l'expansion de l'univers depuis au moins neuf milliards d'années. Adam Riess de l'université Johns Hopkins et ses collègues ont fait cette découverte en utilisant des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) du télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet...) pour étudier d'anciennes explosions d'étoiles. Ils sont également arrivés à la conclusion que cette énergie sombre (En cosmologie, l'énergie sombre est une forme d'énergie hypothétique remplissant tout l'Univers et exerçant une pression négative se comportant comme une force gravitationnelle...) semblait être liée à la fameuse "constante cosmologique (La constante cosmologique est un paramètre rajouté par Einstein en février 1917 à ses équations de la relativité générale (1915), dans le but de rendre sa théorie compatible...)" d'abord proposée - puis déniée - par Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey) est un physicien qui fut successivement allemand, puis apatride (1896), suisse (1901), et enfin...).


L'expansion de l'Univers: un jeu de "Tir à la Corde" cosmique
Au fil du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), les forces de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) sombre
ont surpassé celles de la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus,...)

En 1998 la communauté astronomique fut surprise lorsque les données de Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100 minutes. Il est nommé en l'honneur de...) et d'autres télescopes avaient permis d'établir que le taux d'expansion de l'univers augmentait, ce que les physiciens ont d'ailleurs toujours du mal à expliquer. Les astronomes savaient depuis longtemps que l'univers était en expansion, mais on pensait alors que le rythme de l'expansion ralentissait puisque son énergie, finie, devait être contrebalancée par la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) qui maintient l'univers en un tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.).

Les physiciens ont alors essayé d'expliquer l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est...) en termes "d'énergie sombre", qui boosterait l'expansion de l'univers en contrecarrant les effets de la gravitation. Pour être tangible, l'énergie sombre doit prendre à son compte environ 70% de toute l'énergie de l'univers, mais elle n'a pas encore été réellement détectée et les physiciens ne savent pas vraiment si son comportement demeure constant ou s'il change avec le temps.

L'explication couramment admise pour l'énergie sombre se base sur la "constante cosmologique" initialement proposée par Einstein. Une conséquence de cette constante est que la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme...) d'énergie de l'espace vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) est indépendante de l'expansion de l'univers. Par exemple et en simplifiant, quand un volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) d'un centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.) cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace. C'est un des cinq solides de Platon, le seul...) d'univers se développe sur dix centimètres cube, il possède d'une façon ou d'une autre dix fois plus d'énergie.

De très anciennes supernovae

Le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille apparente...) Hubble a désormais permis de lever un peu le voile sur cette énergie mystérieuse. Riess et son équipe ont étudié 24 supernovae de type 1A qui ont explosé il y a huit à dix milliards d'années. De telles supernovae sont considérées comme des "bougies standard" parce qu'elles sont toutes d'une luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) semblable. Ce fait est exploité par les astronomes pour dater une supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une étoile, qui s'accompagne d'une augmentation...) et pour déterminer comment l'univers a évolué depuis.


Cinq des supenovae observées par le Télescope Hubble
Rangée du haut: les supernovae (flèches) et leurs galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au...) hôtes
Rangée du bas: observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) avant ou après l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue rapidement, plus la matière...) des supernovae
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Les observations montrent que l'énergie sombre était déjà à l'œuvre il y a neuf milliards d'années et qu'elle se comporte d'une manière cohérente depuis. Les données suggèrent que l'effet de l'énergie sombre était relativement faible jusqu'à il y a environ cinq à six milliards d'années, époque à laquelle elle aurait "vaincu" la gravitation dans une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou...) de jeu de "tir à la corde" cosmique, et que depuis, le rythme d'expansion de l'univers s'accélère.

Les observations confirment également que la constante cosmologique est actuellement la meilleure explication possible de l'énergie sombre, ce qui remet en cause certaines théories alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) comme la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance...) de la quintessence.

Einstein moins "gaffeur" qu'il ne le pensait lui-même ?

Einstein avait proposé cette constante cosmologique en 1917 afin de réconcilier sa théorie générale de la relativité avec la notion contemporaine d'un Univers statique (Le mot statique peut désigner ou qualifier ce qui est relatif à l'absence de mouvement. Il peut être employé comme :). Tout avait changé en 1929 lorsque l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) Edwin Hubble a établi que l'expansion de l'univers existait effectivement et Einstein avait alors renié sa constante cosmologique. Aujourd'hui, les données du télescope Hubble semblent ressusciter un concept qu'Einstein avait appelé sa "plus grande gaffe (Une gaffe est une longue tige en bois. Sur une extrémité, il y a un crochet recourbé vers l'intérieur.)".

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