Expansion de l'Univers et Energie Noire
Encore un mystère de physique fondamentale de l'Univers !
Avec la théorie du Big Bang des années 1920, on sait que l'Univers est en expansion depuis 13.8 Milliards d'années.
En fonction de la masse totale de l'Univers, on peut prédire deux possibilités :
- soit les forces de gravitation l'emportent sur la force de l'explosion initiale, l'expansion atteindrait alors son apogée, puis elle serait ensuite suivie d'une contraction sous l'effet de la gravitation, toute la matière existante se retrouverait in fine à nouveau dans un espace minuscule, c'est le "Big Crunch".
- soit les forces de l'explosion initiale l'emportent, et alors la matière se dispersera à l'infini, ce sera le "Big Freeze".
Ho'Oleilana découverte par l'oeil expert de B Tully, vue sur l'animation de univers3d.net.
Chaque point représente une galaxie, les zones sombres nous sont invisibles car cachées par le disque de notre galaxie.
Notre galaxie se situe au centre de deux cônes de visibilité, au point qui paraît le plus lumineux.
Les points les plus éloignés à gauche sont à 2 milliards d'AL de nous.
Les galaxies colorées en rouge sont réparties sous une forme de bulle géante, Ho'Oleilana.
Cette bulle est peu visible sur la cartographie, elle est révélée par calculs, on constate ainsi une augmentation de densité de galaxies pour ce volume sphérique et creux.
Mais en 1998, deux équipes de recherche montrent que la quantité de lumière reçue de supernovae distantes est plus faible qu'attendue.
L'explosion des supernovae (de type Ia) est bien connue, et la quantité de lumière émise et toujours la même.
Cela sert donc d'étalon pour connaître leur distance.
Mais en comparant avec le décalage de leur lumière vers le rouge (redshift), ces équipes ont constaté que ces supernovae apparaissaient moins lumineuses qu'elles auraient dû.
Elles sont donc plus loin qu'attendu.
Par la suite, de grands projets de cartographie (survey) comme SDSS, ont complété ce constat avec des données sur la taille des bulles de galaxies.
Les galaxies ne sont pas réparties aléatoirement, mais suivant des filaments, des noeuds, et au-dessus de cela, d'énormes bulles générées par des explosions initiales (oscillations acoustiques baryoniques ou BAO).
Ces bulles, avec l'expansion de l'univers, sont donc elles aussi en expansion.
Les cartographes les détectent en mesurant les répartitions de densité de galaxies sur de grands nombres. (exemple Ho'oleilana, découverte en 2023)
Et bien, là aussi, la conclusion est que la taille de ces bulles est plus grande qu'attendue après 13.8 Milliards d'années.
Pour expliquer cela, une seule solution, la vitesse d'expansion de l'univers n'est pas constante, elle est en accélération !
Ceci est en contradiction avec nos modèles s'appuyant sur la relativité générale.
C'est comme si une force complémentaire exerçait une répulsion sur la matière, la faisant s'éloigner de plus en plus vite.
Le problème est que l'on ne connaît aucune force, dont l'effet sur la matière serait l'opposé de la gravitation, soit répulsif.
Et bien, là aussi, on doit introduire une nouvelle notion, l'énergie noire, pour traduire les effets constatés sans en connaître la cause.
Et on estime que cette énergie noire doit représenter 70% de toute l'énergie de l'univers pour expliquer l'ampleur de l'accélération de l'expansion de l'univers, telle que mesurée.
Le projet Euclid, dont le télescope a été lancé en juillet 2023, dresse actuellement une cartographie d'une partie très large de l'univers ( vue sur 1/3 de notre voûte céleste ).
Il est aussi organisé pour traquer tous les indices possibles de cette énergie noire, en plus de la matière noire.