La constante Λ
- JC Duval
- il y a 2 heures
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Tout ce que nous connaissons de l’Univers ne représenterait que 5% de son contenu. Entre matière et énergie, le reste est dit noir.
La constante cosmologique
A la fin des années 90, les observations de supernovas lointaines ont révélé une surprise totale : non seulement l'univers s'étend, mais il s'étend de plus en plus vite.
Comme cette accélération n'était pas décrite par les équations de la relativité générale, on a ajouté un paramètre, la constante cosmologique, afin de rendre compte du phénomène.
Cette constante signifie que la densité d'énergie est la même partout et tout le temps, mais comme l'Univers est en expansion, on rentre dans une boucle de rétroaction positive dans laquelle l'augmentation de l'énergie se trouve couplée à l'accélération de l'expansion de l'Univers. Le monde des physiciens parle d’une étrange "énergie noire", noire parce qu’on ne la voit pas, noire aussi parce qu’on ignore tout de sa nature.
Oui mais …
✧ Un des principes fondamentaux du monde est la conservation de l'énergie, aussi on peut se demander comment expliquer l'augmentation de l'énergie noire. D'où vient-elle ?
Alors, dans un univers en expansion, la conservation de l'énergie est complexe, à savoir qu'en relativité générale, la pression produit un effet gravitationnel amenant l'énergie noire à bénéficier d'une pression "inverse". Une bonne façon de voir les choses est de dire que l'augmentation de l'énergie noire est compensée par une augmentation de l'énergie gravitationnelle négative. Imaginez l'énergie noire comme un fluide qui remplit tout l'espace, pour que la densité reste la même alors que le volume augmente, il est nécessaire que le fluide exerce une tension, une pression vers l'intérieur, comme dans une pompe à vide.
Cette tension intérieure correspondrait en fait à une répulsion gravitationnelle, une répulsion expliquant l'accélération de l'expansion de l'Univers. Au final, le bilan entre énergie gravitationnelle négative et énergie noire est nul.
Avec la constante cosmologique, l'énergie noire est une propriété intrinsèque de l'Univers.
✧ Avec ce modèle, l'Univers s'étend indéfiniment, les galaxies s'éloignent jusqu'à devenir invisibles les unes des autres, tout finit par s'éteindre et se refroidir. 🎬 Voilà le scénario du Big Freeze ou grand gel.
Oui mais encore ...
✧✧ Grâce au programme DESI*, les scientifiques ont construit une carte 3D à partir de laquelle ils peuvent étudier l’histoire de l’expansion de l’Univers, et les récents résultats semblent montrer que l'accélération de l'expansion de l'Univers faiblit. ☞ La dynamique de l’énergie noire ne serait pas reliée à la constante cosmologique. Alors, si ce résultat se confirme, l'énergie noire ne serait plus une propriété intrinsèque de l'Espace, mais serait un champ de force qui remplit l'Univers.
Comme la densité de l'énergie noire pourrait varier dans le temps et dans l'espace, elle pourrait être plus forte aujourd'hui qu'hier ou inversement.
Si la densité de l'énergie noire devient de plus en plus forte, elle pourrait finir par briser les galaxies, les planètes et les atomes eux-mêmes. La force de répulsion finirait par devenir si colossale qu'elle surpasserait toutes les autres forces. 🎬 Voilà le scénario du Big Rip ou grand déchirement.
Si par contre, la densité de l'énergie noire faiblit, que la matière prend le dessus, que la gravitation supplante l'expansion, l'Univers s'effondrerait sur lui-même. 🎬 Voilà le scénario du Big Crunch ou grand effondrement.
A ce jour, il est impossible de savoir lequel de ces scénarios, l'Univers va emprunter.
Nathalie Palanque-Delabrouille est directrice du département de physique du laboratoire américain Lawrence Berkeley et a été porte-parole de l’expérience DESI.
* Dark Energy Spectroscoptic Instrument
Programme chargé de cartographier l'Univers en 3D sur une profondeur de 12 milliards d'années afin de sonder la matière noire.
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