Il reste 3 problèmes majeurs dans l'astrophysique :
l’impossibilité de concilier la relativité générale et la physique quantique,
l'énergie noire (dark energy),
la matière noire (dark matter).
En 1970 on découvre que les étoiles périphériques des galaxies tournent plus vitre que les étoiles proches du cœur des galaxies. Ce qui est un non sens. On suppose qu'une matière inconnue, invisible, indétectable, serait responsable de cette accélération. Cette matière a été nommée La matière noire. Retrouvez mon article dédié ici.
La matière noire représente 26.8 % de la masse totale de l'univers ! 😳
Mais aujourd'hui nous nous intéressons à l'énergie noire.
Contrairement à la matière noire qui exerce son influence à l'échelle d'une galaxie entière, l'énergie noire exerce son influence à très grande échelle (les galaxies entre-elles).
Alors c'est quoi cette énergie noire ? Ça vous dit d'en savoir un peu plus ? 🤔
OK, alors on y va :
En 1915, Albert Einstein publie sa fameuse théorie de la gravitation : la Relativité Générale. C'est compliqué mais ça marche super bien, on peut donner une explication à pratiquement tous les éléments massifs dans l'Univers ! 😃
A cette époque, tout le monde, y compris Albert, pense encore que l'univers est statique !
Mais en 1917, Einstein se rend compte que ses équations impliquent que l'Univers ne peut pas être statique. Étant convaincu du contraire, il s'arrange à faire en sorte que ses équations fonctionnent avec un univers statique. Pour se faire, il ajoute une constante sortie de nulle part (la constante cosmologique).
Du coup la théorie de la relativité générale est raccord avec le consensus d'un univers statique, sa théorie marche, tout le monde est content. Reconnaissance internationale...
Dix ans plus tard, en 1927, un Abbé belge 🇧🇪 nommé Georges Lemaître (le père de la théorie du big-bang, j'en parle ici), propose que l'Univers est en expansion, et par conséquence si on inverse la flèche du temps, il devait donc être plus petit dans le passé (pas con hein ?).
En 1929, Edwin Hubble 🇺🇸 observe des galaxies à l'Observatoire du Mont Wilson en Californie, et la découverte qu'il fait est une révolution (même si c'est en grande partie dû à Lemaître) !
Il se rend compte que les galaxies, ces "univers-iles" contenant des milliards d'étoiles, s'éloignent de nous.
Mais encore plus surprenant : plus elles sont éloignées, plus elles s'éloignent vite !
Sa découverte porte un nom : la constante de Hubble. Retrouvez mon article dédié ici.
L'Univers est bien en expansion!
Si l'Univers est en expansion, alors on peut "rembobiner le film" pour remonter le temps. On arrive à une époque, il y a plus de 13,7 milliards d'années, où l'univers était très chaud (des milliards de milliards de milliards de degrés), et très dense (tout l'Univers dans un espace infiniment petit). 😲
Là, Albert a l'air malin : il avait ajouté sa constante cosmologique pour que l'Univers ne soit pas en expansion, et voilà qu'on observe qu'il est en expansion. 🤣
Il dira plus tard que c'est la plus grosse bêtise de sa vie ! 🙄
On arrive dans les années 1990, les astronomes essaient de vérifier si la vitesse d'expansion de l'Univers a toujours été constante.
Subtilité : On sait depuis 1929 que l'univers est en expansion, maintenant, on cherche à vérifier si cette expansion est ou constante ou en accélération.
Pour cela, ils utilisent des supernovæ de type " 1-a ".
Hein ? c'est quoi encore cette bizarrerie ?
Ces supernovæ 1-a sont particulières. Souvent, quand on parle de supernova, on parle d'étoiles massives en fin de vie qui s'effondrent sur elle-même quand leurs réactions nucléaires s'arrêtent. C'est une implosion, comme ci-dessous ⤵️
Oui je sais, vous croyez voir une explosion, mais l'éjection des gaz vers l'extérieur est du à une implosion...
Mais dans le cas d'une supernovæ 1-a, on a une explosion dûe à deux étoiles. La première est un soleil mort : une naine blanche. On a la masse du Soleil concentrée dans un volume comparable à celui de la Terre. 😲
330.000 fois la masse de la Terre dans le même volume : c'est dense... mais c'est stable !
Stable, sauf si une étoile à côté commence à éjecter du gaz. La naine blanche va alors récupérer ce gaz, et si elle dépasse une certaine masse (1,4 fois la masse du soleil), le tout va exploser !
Ce qui est cool, c'est que à chaque fois que ça se passe, l'explosion est toujours similaire et provoque le même éclat lumineux. A chaque fois ça explose quand l'étoile atteint 1,4 fois la masse de notre soleil.
On a donc un étalon et on peut connaître l'énergie de l'explosion. C'est ce qu'on appelle une chandelle standard.
C'est quoi une chandelle standard ? Prenez deux lampes torches identiques. Mettez en une à 1km, l'autre à 50m. La deuxième semble plus brillante... car elle est plus proche. Si on connaît la brillance d'un objet du ciel, comme ces supernovæ de type 1-a, alors on peut déterminer leur distance !
Et en plus, ces explosions sont tellement hyper énergétiques qu'on peut en voir jusqu'aux confins de l'Univers ! Ce qui augmente la probabilité d'en découvrir et de multiplier les observations !
Grâce aux observations de ces supernovæ 1-a, des astronomes ont vu que l'Univers était en expansion... accélérée !
Si vous êtes en moto et que vous voulez accélérer, il faut tourner la poignée de gaz... en faisant cela, vous donnez plus d'énergie à la moto.
Pour que l'expansion de l'Univers s'accélère... il faut lui ajouter de l'énergie. Mais cette énergie, on ne la connait pas, on ne la voit pas, elle n’interagit pas avec la lumière. On ne sait même pas d'où elle vient.
Il y a donc une énergie invisible, indétectable et inconnue qui accélère l'expansion de l'Univers : l'énergie noire !
Ben oui, sans cette énergie, la seule impulsion qui aurait été donnée à l'Univers viendrait du big bang, l'Univers serait donc en train de ralentir, freiné par la gravitation.
Attention ! il faut bien comprendre que l'énergie noire ne fait pas accélérer et s'éloigner les galaxies les unes des autres ! l'énergie noire agit sur l'espace (entre les galaxies), espace qui se dilate, entrainant les galaxies. Si vous faites un gâteau aux raisins, dans le four la pâte (l'espace) gonfle et les raisins (les galaxies) s'éloignent les uns des autres. Pourtant ils sont totalement inertes. C'est la pâte qui se dilate à cause de l'énergie du four (la chaleur).
Bon alors vous vous dites que c'est pas grave, que l'énergie noire ne doit représenter qu'une part négligeable de l'univers ? Alors là vous avez tout faux : Près de 70% de la densité d'énergie de l'Univers serait dans cette énergie noire.... et on ne sait pas ce que c'est, tout comme la matière noire ! 😩
A ce jour il y a différentes explication possibles. Des observations à venir de plus en plus précises sont attendues pour mesurer l'accélération de l'expansion de l'Univers au cours du temps.
J'espère qu'on aura la réponse bientôt, car actuellement on ne semble connaître que ~5% de la densité d'énergie de l'Univers !
Et si finalement c'était la fameuse constante cosmologique ? Si finalement la "bêtise" d'Einstein était la solution à ce problème ? 😇
On l'appelle énergie noire (ou sombre) tout simplement parce qu'on ne la voit pas. Tout comme la matière noire. Mais évidemment, rien n'indique qu'elle soit noire 😉
Michel Havez, Décembre 2023.
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