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Utilisateur:Jordanp
Énergie sombre[modifier | modifier le wikicode]
L’énergie sombre (ou énergie noire) est une énergie hypothétique, au même titre que la matière noire, qui composerait une majeure partie de la masse (ou densité pour être plus rigoureux) de l’Univers.
Découverte de l’expansion de l’Univers et son accélération[modifier | modifier le wikicode]
Jusqu’en 1917, l’Univers est considéré comme statique. En effet, Einstein émet la théorie de l’Univers statique en 1917. Il explique qu’il existe une force répulsive qui s’oppose à la force de la gravité qui attire les objets entre eux, qu’il explique en introduisant la constante cosmologique dans ses équations.
Cependant, en 1920, Edwin Hubble et Georges Lemaître, deux astrophysiciens font une découverte qui bouleverse l’astronomie : l’Univers ne serait pas statique mais en expansion ! Par des observations avec un télescope comme celui de l’observatoire du mont Wilson, ils remarquent que, hormis celles qui sont proches de nous, toutes les galaxies s’éloignent. Et même mieux, elle le font de manière proportionnelle, c’est à dire qu’une galaxie deux fois plus loin, s’éloigne deux fois plus vite.
C’est alors qu’est introduite la loi de Hubble-Lemaître, reliant la distance d’une galaxie à sa vitesse d’éloignement par une constante : la constante de Hubble H0.
Attention ! Il ne faut pas voir l’expansion comme un phénomène d’éloignement des objets. Il faut visualiser ça comme si l’on plaçait des points sur un ballon de baudruche, puis qu’on le gonflait. Le ballon représente l’Univers et les points les objets. En gonflant, les points s’éloignent les uns des autres. Pourtant, tous les points sont à la même place qu’avant le gonflement. C’est ce qu’on appelle une expansion.
De plus, contrairement à un éloignement des objets, l’expansion n’a pas de centre. Les objets s’éloigneront de nous, peu importe sur quel objet on se place.
Enfin, soulignons que cet expansion n’est observable qu’à grande échelle, c’est à dire à l’échelle des galaxies et des amas de galaxies.
Einstein déclarera que la constante cosmologique était « la plus grande erreur de sa vie ». Il est tout de même important de souligner le fait que l’idée d’un Univers en expansion avait déjà été imaginée par Einstein dans le cadre de la relativité générale et que les observations de Hubble et Lemaître sont compatibles avec le modèle imaginé par Einstein.
En 1998, deux équipes, le Supernova Cosmology Project (dirigé par Saul Perlmutter) et le High-Z supernovae search team (dirigé par Adam Riess) mènent des observations qui leur vaudra le prix Nobel de physique en 2011 : l’expansion de l’Univers s’accélère.
Ceci est pourtant incohérent avec les théories établies, la gravité étant supposée rapprocher tous les objet entre eux. Cette observation est d’autant plus étrange qu’aucune théorie ne parvient à expliquer ce phénomène.
C’est pourquoi il est imaginé une énergie présentant une pression négative, expliquant son caractère repoussant, contrairement à la gravité qui à tendance à attirer. Cette énergie, c’est l’énergie sombre.
Nature de l’énergie sombre[modifier | modifier le wikicode]
Sujet récent, l’énergie sombre est une résultante majeure du grand problème de la masse de l’Univers. D’ailleurs, l’Univers étant supposé infini, on ne parle pas de masse, mais de densité volumique (masse par volume) de l’Univers. Après un calcul de la densité de l’Univers, on a remarqué quelque chose d’étonnant : la matière ordinaire (planètes, étoiles et même nous) ne compose même pas 5 % de la densité de l’Univers !
Puis, après diverses observations, nous avons fait la découverte de la matière noire, une matière invisible composant cette fois ci plus d’un quart de la densité de l’Univers. Elle n’est pas composée de matière ordinaire, elle ne remplit pas l’Univers de manière uniforme et de plus, elle interagit avec la gravité, ce qui n’est pas le cas de l’énergie noire.
Nous avons donc 5 % de l’Univers en tant que matière ordinaire, 25 % en tant que matière noire, il reste donc 70 %. C’est alors qu’est émis l’hypothèse de l’énergie noire. Une énergie invisible occupant l’Univers uniformément, en étant la composante principale et sa caractéristique la plus importante : elle possède une pression négative.
La pression négative et son possible impact[modifier | modifier le wikicode]
Comme cité précédemment, il est vrai que l’énergie sombre a la particularité d’avoir une pression négative, contrairement à la gravité. L’énergie sombre composant 70 % de la densité de l’Univers, la pression négative causée par cette dernière est donc dominante dans l’Univers, ce qui explique que l’expansion de l’Univers s’accélère. En effet si on prend l’exemple de deux rugbymans lors d’une mêlée, les deux vont pousser l’un vers l’autre. Si le premier rugbyman est plus fort (la force représenterai la densité dans le cas de l’Univers), alors les deux iront dans le chemin de la course du premier rugbyman. C’est ce qui se passe dans l’Univers, l’énergie sombre est plus présente, donc plus « forte » que le reste de la matière, donc il y a plus de pression négative que la gravité.
Cette dualité pression négative contre gravité, énergie noire contre matière restante, peut avoir un impact sur l’avenir de l’Univers. On dénombre 3 cas de figures possibles :
- L’énergie sombre continue d’augmenter, elle serait de plus en plus présente dans l’Univers. Cela aura pour conséquence d’augmenter l’accélération de l’expansion de l’Univers. Certains objets s’éloigneront de plus en plus vite, voire même dépasseront la vitesse de la lumière pour certains, les rendant inobservables. Sur le long terme, nous auront une situation où tout s’éloignera si rapidement que nous pourrions observer de moins en moins d’objets. En effet, suite à ce phénomène, les objets observables sortiraient de l’Horizon Cosmologique (limite observable de l’Univers). Ce scénario constitue une théorie appelée « Big Rip »
- L’énergie sombre reste constante. Il n’y aura donc aucun impact sur les structures dîtes gravitationnelles (structures qui existent par la gravité comme le système solaire ou encore la voie lactée). En revanche, l’accélération de l’expansion de l’Univers sera constante et donc les autres structures s’éloigneront tout de même, comme elles le font aujourd’hui.
- L’énergie sombre diminue, elle se réduirait. Cela aurait pour cause la baisse de domination de la pression négative et donc diminuerai l’accélération de l’expansion de l’Univers. Sur le long terme, la gravité reprendra le dessus sur la pression négative ; les objets ne s’éloigneront plus entre eux mais s’attireront jusqu’au moment ou tout se réunira en un point de l’espace. C’est ce qu’on appelle la théorie du Big Crunch.