Description de l'image : Expansion Accélérée de l'Univers
Au cœur des débats contemporains en cosmologie se trouve un phénomène étonnant : l'expansion accélérée de l'univers. Découverte à la fin des années 1990, cette révélation a bouleversé notre compréhension de la dynamique cosmique et a conduit à la proposition d'une nouvelle composante mystérieuse de l'univers : l'énergie sombre.
L'idée que l'univers est en expansion remonte aux travaux d'Edwin Hubble, qui, dans les années 1920, a démontré que les galaxies s'éloignent de nous et que la vitesse à laquelle elles s'éloignent est proportionnelle à leur distance. Ce phénomène est décrit par la loi de Hubble, qui a établi que l'univers est en expansion, une idée corroborée par les équations de la relativité générale d'Albert Einstein.
Au milieu des années 1990, deux équipes indépendantes d'astronomes, le Supernova Cosmology Project (SCP) et le High-Z Supernova Search Team, ont commencé à observer des supernovae de type Ia, qui sont des explosions stellaires caractéristiques. Ces supernovae sont utilisées comme bougies standard en raison de leur luminosité intrinsèque relativement constante.
Les astronomes ont mesuré la luminosité apparente de ces supernovae et, en les comparant à leur luminosité intrinsèque, ont pu déterminer leur distance. En parallèle, ils ont mesuré le décalage vers le rouge de ces supernovae pour calculer leur vitesse de récession. Ces mesures ont révélé un résultat inattendu : les supernovae lointaines apparaissaient moins lumineuses que prévu dans un modèle d'univers en expansion décélérée, indiquant qu'elles s'éloignaient plus rapidement qu'attendu.
Cette constatation a mené à la conclusion que l'expansion de l'univers ne ralentissait pas, comme on le pensait initialement, mais s'accélérait. Cela a conduit à l'introduction du concept d'énergie sombre, une forme d'énergie mystérieuse qui constituerait environ 68 % de l'univers et exercerait une pression négative, favorisant l'accélération de l'expansion.
L'énergie sombre a été intégrée dans les modèles cosmologiques par le biais de la constante cosmologique (Lambda), qui est apparue dans les équations d'Einstein. Ce terme, introduit à l'origine pour permettre un modèle d'univers statique, a été redécouvert pour expliquer l'accélération de l'expansion.
Les cosmologistes ont proposé différents modèles pour décrire l'énergie sombre :
Outre les supernovae, plusieurs autres observations soutiennent l'idée de l'expansion accélérée :
Nous ne connaissons pas encore la véritable nature de l'énergie sombre et de l'accélération de l'expansion de l'univers. Les physiciens tentent de tester ces deux paradigmes capables d'expliquer les observations, celui de l'énergie sombre et celui de la gravitation modifiée. Cela permettrait d'éliminer un groupe de théories. Les missions Euclid ou SKA vont aider à trancher entre ces deux groupes de théories.
La professeure Camille Bonvin, professeur à l'University de Genève, a mis au point une méthode pour tester ces deux paradigmes. Elle consiste à comparer la distorsion du temps et la distorsion de l'espace, générées par les galaxies et amas présents dans l'Univers. La relativité générale d'Einstein prédit que ces deux distorsions sont égales, contrairement aux théories alternatives de la gravitation dans lesquelles, généralement, ces distorsions diffèrent.
Tester la validité, aux confins de l’Univers, de la théorie d’Einstein est sans conteste l’un des grands enjeux de la cosmologie de demain.
N.B. : Euclid est la mission spatiale sélectionnée par l'ESA (prévue pour 2023) qui pourrait apporter des réponses concernant la vraie nature de l'Univers. Euclid va sonder l'histoire de l'expansion de l'Univers et celle de la formation des structures cosmiques. L'objectif est de mesurer la distribution de la matière dans l'univers et la manière dont cette répartition a évolué depuis le Big Bang. Le nom de la mission a été choisie en l'honneur d'Euclide (300 av. J.C.) mathématicien grec considéré comme le père de la géométrie.
Première preuve de l'Expansion de l'Univers 
Tranches d'espace-temps de l'Univers observable 
Âges sombres
de l'Univers 
Théories alternatives à l'expansion accélérée de l'Univers 
L'atome primitif de l'abbé Georges Lemaître 
Grands murs et filaments : les grandes structures de l'Univers 
Toujours plus proche du Big Bang 
Bulles
Lyman-alpha 
Le mystère des sursauts gamma 
L'inflation éternelle, théorie des cordes et énergie noire 
L'univers de
Planck 
Le ciel est immense avec Laniakea 
Abondance des éléments chimiques dans l'Univers 
Qu'est-ce qu'une symétrie dans l'univers ? 
La géométrie
du temps 
Comment mesurer les distances dans l'Univers ? 
Le néant et le vide existent-ils ? 
Mystère du Big Bang, le problème de l'horizon 
La première seconde de notre histoire 
La matière noire existe-t-elle ? 
Métavers, l'étape suivante de l'évolution 
Le multivers bien avant le Big Bang 
Qu'est-ce que la recombinaison en cosmologie ? 
Les constantes cosmologiques et physiques de notre Univers 
Thermodynamique du tas de sable 
Que signifie vraiment l'équation E=mc2 ? 
Le moteur de l'expansion accélérée de l'Univers 
L'Univers
des rayons X 
Les plus vieilles galaxies de l'univers 
Le rayonnement
fossile en 1992 
Constante de Hubble et expansion de l'Univers 
L'énergie
noire est nécessaire 
Les ondes gravitationnelles 
Quelle est la taille de l'univers ? 
Le vide a une énergie considérable 
Paradoxe de la nuit noire 
Paradoxes en physique