Peut-on observer des objets de 13 milliards d'années dans toutes les directions ?

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Peut-on observer des objets à 13 milliards d'années lumière dans toutes les directions ?

Situé à la périphérie de la galaxie qui l'héberge (la Voie lactée), notre Soleil n'est qu'une étoile quelconque parmi les centaines de milliards d'autres étoiles qui forment la traînée blanche si visible les nuits d'été. Notre Galaxie n'est elle-même qu'un individu banal parmi les milliards d'autres galaxies que l'on observe dans l'Univers. Mais le plus étonnant est que ces observations ne révèlent que la face visible d'un univers réel dominé par la matière noire et l'énergie noire, hypothèses qui rendent Copernic toujours plus contemporain.

Y a-t-il spectacle plus magnifique que celui du ciel d'une nuit d'été ? On peut y chercher avec bonheur les zébrures fugaces des « étoiles filantes » ou contempler sans se lasser l'éclat des milliards d'étoiles de la Voie lactée.

Y a-t-il plus belles images que celles des planètes de notre Système solaire, envoyées par les sondes spatiales au cours de leur périple ? Et pourtant, ces images sont en partie trompeuses ! Le cosmos qu'elles nous révèlent ne serait qu'une infime part de l'univers réel.

C'est ce réel que nous allons tenter ici d'appréhender en nous rappelant en premier lieu le rôle fondamental de l'astronomie et de la cosmologie dans l'évolution des idées scientifiques et philosophiques.

La Voie lactée vue depuis la Terre. Image obtenue en assemblant des photos couvrant l'ensemble de la sphère céleste. Ces photos ont été, pour la plupart, prises depuis les sites de l'Observatoire européen austral (ESO), sur le mont Paranal et à La Silla, au Chili. Le panorama final correspond à 120 heures d'observation, étalées sur plusieurs semaines. © S. Brunier, ESO, CC by 4.0 

Explorer l'Univers

L'aspect trompeur des belles images du cosmos n'est pas dû à la limitation de nos sens usuels. Si nos yeux ne sont sensibles qu'à une infime part (« le domaine visible ») du spectre électromagnétique, la technologie actuelle permet d'explorer ce spectre dans sa totalité, du domaine radio aux rayons gamma.

En dépit de ces moyens extraordinaires, l'essentiel de la masse, cause de la rotation des étoiles dans les galaxies spirales ou des mirages gravitationnels au sein des amas de galaxies, reste indétectable. Cette « masse cachée » ne se manifeste en effet que par son action gravitationnelle.

Avec la découverte de nombreuses planètes extrasolaires, notre Système solaire a perdu son rang de star pour entrer dans le quasi anonymat. © Calvin J. Hamilton 

Les secrets de la cosmologie

La matière noire, 5 à 10 fois plus abondante que la matière visible, joue également un rôle irremplaçable dans le mécanisme de formation des grandes structures de l'Univers, des galaxies et des amas, dont les parties visibles sont offertes à nos regards.

Le modèle du Big Bang est devenu le standard de la cosmologie et rend compte avec succès (avec de nombreux autres phénomènes) de l'expansion de l'Univers, expansion dévoilée par la « fuite des galaxies ».

Forts de ces succès, les cosmologistes eurent pourtant une surprise de taille avec, dans la seconde moitié des années 1990, la découverte de l'accélération de l'expansion cosmique alors que, dans le modèle standard dominé par la matière noire, elle ne peut que se ralentir.

Pour interpréter ce nouveau phénomène, il semble inévitable aux physiciens et cosmologistes d'invoquer une « énergie noire », possible fossile des phases quantiques de l'univers primordial.

La quête de cette matière noire et de cette énergie noire, qui représenteraient environ 95 % de la matière et de l'énergie totale de l'Univers, est bien sûr un des axes de recherche les plus actuels et sûrement l'un des plus passionnants de la cosmologie et de la physique fondamentale. Des laboratoires, dont le laboratoire Astrophysique de Marseille (LAM), y sont partie prenante.

Nous verrons dans ce dossier que les dernières décennies ont été riches en découvertes mais tant de questions sont encore ouvertes... Bonne lecture !

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Un modèle standard qui ne nous éclaire que sur 5% du contenu , n'est pas vraiment exhaustif ! Matière noire et énergie sombre ne sont que l'expression de notre ignorance actuelle.

Cela fait maintenant quelques dizaines d'année que nous sommes dans une impasse. On s'acharne à chercher la matière noire, je ne parle même pas de l'énergie sombre, à l'instar de l'éther à la fin du XIXème siècle.

Le modèle standard, si bien établi, n'empêche-t-il pas par sa prééminence avérée, l'émergence d'autres voies de recherche, avec une stérilisation des crédits sur les sujets "dans la ligne" ? Les scientifiques ne sont que des hommes et non exempts des défauts des autres corporations.

Je ne voudrais citer que la théorie de Dirac-Milne, qui nous débarrasserait tout à la fois, de l'inflation, de la matière noire et de l'énergie noire. Dans cette théorie, l'antimatière n'a pas disparue, et sa propriété anti-gravitante, ne permet pas la rencontre matière-antimatière. Je vous invite à découvrir cette théorie très élégante et cohérente, mais actuellement quasi impossible à vérifier par des observations. Il faudrait pouvoir créer une masse suffisante d'antimatière pour, peut être, pouvoir mesurer son antigravité, la gravité ayant un action extrêmement faible. Une vidéo qui l'expose brièvement: https://youtu.be/LnpPWZ6omYE