Le mystère de l'expansion de l'univers

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Il y a un peu plus de cent ans, personne sur notre planète ne savait que l'Univers était en expansion. Mais malgré tous les troubles et les malheurs que le XXe siècle a apportés à l'humanité, c'est ce siècle qui a été marqué par le progrès scientifique et technologique. En un laps de temps incroyablement court, nous en avons appris plus sur le monde et l'Univers que jamais auparavant.

L'idée que notre univers s'est étendu au cours des 13, 8 milliards d'années a été proposée pour la première fois par le physicien belge Georges Lemaitre en 1927. Deux ans plus tard, l'astronome américain Edwin Hubble a pu confirmer cette hypothèse. Il a découvert que chaque galaxie s'éloigne de nous et plus elle est éloignée, plus cela se produit rapidement. Aujourd'hui, les scientifiques peuvent comprendre de plusieurs manières à quelle vitesse notre univers s'agrandit. Voici juste les chiffres que les chercheurs obtiennent dans le processus de mesure, chaque fois qu'ils s'avèrent différents. Mais pourquoi?

Le plus grand mystère de l'univers

Comme nous le savons aujourd'hui, il existe une relation étroite entre la distance à une galaxie et la vitesse à laquelle elle recule. Ainsi, disons, une galaxie à une distance de 1 mégaparsec de notre planète (un mégaparsec équivaut approximativement à 3,3 millions d'années-lumière) s'éloigne à une vitesse de 70 kilomètres par seconde. Et la galaxie qui se trouve un peu plus loin, à une distance de deux mégaparsecs, se déplace deux fois plus vite (140 km/s).

Il est également intéressant de noter qu'il existe aujourd'hui deux approches principales pour déterminer l'âge de l'Univers, ou, scientifiquement, la constante de Hubble. La différence entre les deux groupes est qu'un ensemble de méthodes examine des objets relativement proches dans l'univers, tandis que l'autre examine des objets très éloignés. Cependant, quelle que soit la méthode utilisée par les scientifiques, les résultats sont différents à chaque fois. Il s'avère que soit nous faisons quelque chose de mal, soit quelque part très loin dans l'Univers, quelque chose d'absolument inconnu se produit.

Dans une étude récemment publiée sur le serveur de préimpression airxiv.org, les astronomes étudiant les galaxies proches ont utilisé une méthode intelligente pour mesurer l'expansion de l'univers appelée fluctuations de la luminosité de surface. C'est un nom fantaisiste, mais il inclut une idée qui est en fait intuitive.

Imaginez que vous vous trouvez à la lisière d'une forêt, juste devant un arbre. Parce que vous êtes très proche, vous ne voyez qu'un seul arbre dans votre champ de vision. Mais si vous reculez un peu, vous verrez plus d'arbres. Et plus vous avancez, plus les arbres apparaîtront sous vos yeux. La même chose se produit avec les galaxies que les scientifiques observent avec des télescopes, mais en beaucoup plus compliqué.

Comment connaissez-vous le taux d'expansion de l'Univers?

Pour obtenir de bonnes statistiques, les astronomes observent des galaxies assez proches de la Terre, à environ 300 millions d'années-lumière ou plus. Cependant, lors de l'observation des galaxies, il est nécessaire de prendre en compte la poussière, les galaxies de fond et les amas d'étoiles que l'on peut voir sur les images prises avec un télescope.

L'univers, cependant, est rusé. Depuis les années 1990, les astronomes ont vu que les étoiles qui explosent très éloignées ont toujours été plus éloignées que ne l'indiquent de simples mesures. Cela les a amenés à croire que l'univers s'étend maintenant plus rapidement qu'auparavant, ce qui, à son tour, a conduit à la découverte de l'énergie noire - une force mystérieuse qui accélère l'expansion universelle.

Comme l'écrivent les auteurs de l'ouvrage scientifique, lorsque nous regardons des objets très éloignés, nous les voyons tels qu'ils étaient dans le passé, lorsque l'univers était plus jeune. Si le taux d'expansion de l'Univers était alors différent (disons, il y a 12-13,8 milliards d'années) qu'il ne l'est maintenant (il y a moins d'un milliard d'années), nous pouvons obtenir deux valeurs différentes pour la constante de Hubble. Ou peut-être que différentes parties de l'univers se développent à des rythmes différents ?

Mais si le taux d'expansion a changé, alors l'âge de notre univers n'est pas du tout ce que nous pensons (les scientifiques utilisent le taux d'expansion de l'univers pour tracer son âge). Ceci, à son tour, signifie que l'univers a une taille différente, ce qui signifie que le temps qu'il faut pour que quelque chose se produise sera également différent.

Si vous suivez cette chaîne de raisonnement, il s'avère qu'à la fin, les processus physiques qui ont eu lieu au début de l'Univers ont eu lieu à des moments différents. Il est également possible que d'autres processus aient été impliqués qui affectent le taux d'expansion. En général, il y a une sorte de désordre. "D'où il s'ensuit que soit nous ne comprenons pas assez bien le comportement de l'univers, soit nous le mesurons de manière incorrecte", notent les auteurs de l'étude.

Dans tous les cas, la constante de Hubble est un sujet très débattu dans la communauté astronomique. La nouvelle étude, cependant, a ajouté encore plus de questions, de sorte que la lutte contre l'incertitude sera longue. Un jour, bien sûr, notre compréhension du cosmos changera. Mais lorsque cela se produira, les cosmologistes devront chercher autre chose à discuter. Ce qu'ils feront certainement.