L’énergie sombre : la théorie de l’expansion de l’univers.

La théorie d’une énergie sombre est émise pour la première fois en 1988 par les physiciens Huterer et Turner. L’expansion de l’univers a pu être mise en évidence par les équipes d’astrophysiciens d’Adam Reiss et de Saul Permuttler en 1998. Cette découverte qui sera récompensée du prix Nobel en 2001 fut mise en avant grâce à l’observation des super-novas.

L’expansion de l’univers a donc été prouvée. La vitesse d’éloignement est appelée « vitesse de récession » et elle augmente de manière proportionnelle à la distance qui sépare les astres.

La théorie de l’énergie sombre:

L’univers dans lequel nous vivons est en expansion. Par exemple, deux amas de galaxies se situant assez loin l’un de l’autre vont voir l’espace qui les sépare s’étirer, les éloignant petit à petit. Cette expansion de l’univers à grande échelle force les structures cosmiques à se séparer encore davantage. Cependant grâce à la gravitation, tous les objets de l’univers s’attirent entre eux. Ainsi, la gravité rapproche les grandes structures entre elles et agit de la sorte comme un frein qui s’oppose à l’expansion de l’univers. Empêchant, par exemple, les amas de galaxies de trop s’éloigner les uns des autres. On pourrait donc imaginer que, si la gravité ne cesse d’attirer les astres entre eux, que l’expansion de l’univers serait en train de ralentir et qu’elle finirait un jour par s’inverser. Cependant plusieurs observations récentes montrent que l’expansion de l’univers n’est pas en train de ralentir mais de s’accélérer. Cette accélération de l’expansion laisse supposer qu’il existerait dans l’univers une énergie encore inconnue qui pousserait l’univers à s’expandre toujours plus vite. Cette énergie exercerait une action répulsive partout dans l’univers, qu’elle remplirait de manière homogène. C’est ce qu’on appelle l’énergie sombre. La nature de cette énergie est encore un mystère. Elle pourrait en particulier découler de l’énergie du vide quantique c’est-à-dire d’une énergie fondamentale présente partout dans l’univers de façon homogène. Cependant aucune de ces hypothèses n’a encore été vérifiée et notre compréhension de l’énergie sombre n’en est qu’à ses débuts. Il se trouve que c’est pourtant cette énergie sombre qui serait le constituant majoritaire dans l’univers. En effet, alors qu’un part du cosmos est composée de matière ordinaire faite d’atome et d’une matière encore mystérieuse qu’on appelle matière noire.

 

L’énergie sombre représenterait à elle seule plus de 2/3 du contenu global de l’univers. C’est cette prédominance de l’énergie sombre sur le reste de l’univers qui permet à l’expansion cosmique de s’accélérer. En effet, si l’univers possédait moins d’énergie sombre alors la gravité pourrait prendre le dessus et les astres finiraient par se rapprocher les uns les autres. C’est donc la proportion d’énergie sombre dans l’univers qui va déterminer son expansion. Ainsi, 3 destins de l’univers sont possibles :

 

  • La proportion d’énergie sombre pourrait lentement diminuer avec le temps, en diminuant l’effet répulsif de l’énergie sombre s’estomperait et l’effet de la gravité finirait par prendre le dessus. L’univers se contracterait alors sur lui même et finirait dans une énorme collision.

Cependant il est bien plus probable, que la proportion d’énergie sombre reste stable ou augmente à travers le temps.

  • Si elle rester stable alors l’expansion de l’univers continuerait d’augmenter petit à petit. mais les galaxies ou structures à petit échelle comme les système solaire resteraient liées par la gravitation et ainsi seules structures à grande échelle seraient destinée à s’éloigner les unes les autres.
  • Si dans le futur la proportion d’énergie sombre augmentait alors l’expansion de l’univers s’accélèrerait de plus en plus vite. Cette accélération de l’univers deviendrait si importante que toutes les structures du cosmos finiraient par se séparer les unes des autres. Ainsi, en attendant assez longtemps même les atomes qui composent la planète Terre finiraient par se séparer les uns des autres et tous les objets de l’univers finiraient en quelque sorte par se désintégrer.

À ce jour l’énergie sombre n’a jamais été mise en évidence malgré l’observation de l’expansion de l’univers. Il existe plusieurs théories quant à sa nature dont celle d’Albert Einstein (qu’il qualifiera de « plus grande erreur de sa vie »): la constante cosmologique. Cependant cette constante dans l’équation d’Einstein pourrait expliquait l’accélération de l’expansion et c’est aujourd’hui une des hypothèses les plus importantes.

 


Sources :

  • L’énergie noire, Wikipédia
  • « UNIVERS (notions de base) », Encyclopædia Universalis
  • Le mystère de l’énergie noire s’épaissit, Azar Khalatbari, Science et Avenir, 02/01/2017

Source image :

  • https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_noire

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