Un autre mystère concernant l'énergie noire ! L'univers va-t-il se déchirer ?

Un projet ambitieux visant à mieux comprendre l'énergie noire a été créé avec plusieurs pays, dont le Brésil. Dans ce projet, l'idée était de cartographier la distribution des galaxies et d'observer des phénomènes tels que les supernovae pendant des années. Les observations ont eu lieu de 2013 à 2019. Depuis 2020, la collaboration analyse les données pour comprendre comment l'Univers se dilate et le taux de cette expansion.

La constante cosmologique, qui est directement liée à ce taux d'expansion, est un point sensible en astronomie. Cela est dû au fait que, selon l'instrument observé, la valeur semblait être différente. L'enquête devrait mettre fin à cette discussion.

Récemment, un nouvel article de la collaboration a été publié. Dans ce travail, ils ont analysé environ 1500 supernovae de type Ia obtenues pendant 5 ans d'observation. Avec ces données, ils en sont venus à la conclusion que peut-être l'énergie noire est plus compliquée que nous le pensions.

Énergie noire

On estime que 70 % de l'Univers est composé de quelque chose appelé énergie noire. L'énergie noire serait responsable de l'accélération de l'expansion de l'Univers. Elle aurait un effet opposé à celui de la gravité, qui est attractive ; l'énergie noire aurait un effet répulsif, faisant s'éloigner les objets dans l'Univers.

À ce jour, nous ne savons pas de quoi est fait 70 % de l'Univers en considérant uniquement l'énergie noire. En considérant la matière noire, cette valeur monte à 95 %. Cela augmente l'intérêt des astronomes à essayer de répondre : de quoi est fait l'Univers dans lequel nous vivons ?

Comment calculer le taux d'expansion de l'Univers ?

Au début du 20ème siècle, avec les travaux d'Edwin Hubble, on savait que l'Univers était en expansion. Cependant, ce n'est qu'à la fin du siècle dernier qu'une découverte choquante a changé notre façon de voir le cosmos : l'Univers s'élargit de manière accélérée. Comme il y a une accélération, on s'attend à ce qu'une interaction en soit la cause.

Les premières mesures utilisaient des supernovae de type LA. Ces supernovae se produisent lorsque des naines blanches explosent. La particularité de ce type de supernova est qu'elle est pratiquement la même, peu importe où se trouve l'étoile ou comment elle a explosé. En d'autres termes, la luminosité qu'émet une supernova de type Ia est bien connue. Ainsi, les supernovae de type Ia servent de bougies cosmiques.

Comme nous connaissons exactement leur luminosité et leurs propriétés, nous sommes capables de comparer l'effet que l'expansion de l'Univers a en fonction de la distance de la supernova par rapport à nous. Il est même possible de quantifier combien l'Univers s'étend de ce point à nous.

Quand Einstein pensait s'être trompé

En introduisant ses équations de la relativité générale, Albert Einstein a introduit un outil pour comprendre l'Univers à grande échelle. Dans ses équations originales, Einstein a ajouté un terme qu'il a appelé la constante cosmologique. Il a ensuite supposé que la constante était une erreur et l'a écartée.

Lorsque les observations avec des supernovae de type LA ont montré que l'Univers se dilate à un rythme accéléré, la constante cosmologique était nécessaire pour faire correspondre la théorie aux observations. Même quand Einstein lui-même a admis s'être trompé sur un concept, il s'est avéré plus tard qu'il avait raison.

Constante cosmologique

La constante cosmologique est un paramètre lié au taux d'expansion et à l'énergie noire. En réalité, cette constante définit l'énergie du vide et est censée avoir une valeur égale à -1.

Cette valeur peut nous donner des prédictions sur l'énergie noire et même sur la façon dont l'Univers se terminerait. Selon la valeur, diverses propositions sur la fin de l'Univers ont été créées.

La plus courante, pour la constante avec une valeur de -1, est que l'Univers se terminerait par une mort thermique. D'autres valeurs proposées indiqueraient un Grand Déchirement ou un Grand Gel.

Que trouve l'enquête sur l'énergie noire ?

Après 5 ans d'observations et environ 4 ans d'analyse, la collaboration de l'enquête sur l'énergie noire a publié les résultats. Alors que la densité de matière noire correspondait à la valeur attendue, la collaboration a trouvé que la constante cosmologique avait une valeur de -0,80. Cette valeur est le meilleur résultat en années d'observations et la plage est bien définie.

Cela pourrait indiquer que soit nous mesurons quelque chose qui n'est pas nécessairement la constante cosmologique, soit nous avons besoin d'une nouvelle explication pour la matière noire qui est plus complexe que nous le pensions.