Comment expliquer l'expansion de l'Univers ?

Depuis l'apparition du concept scientifique d'Univers avec la physique moderne, notamment avec les travaux de Galilée, les scientifiques ont longtemps supposé que celui-ci était fixe et immuable. Il a fallu attendre le début du XXe siècle pour remettre en question cette théorie, et découvrir que non seulement les galaxies, composées d'étoiles et de planètes, étaient en mouvement, mais aussi que la matière même composant l'Univers était également en pleine expansion. Comment a-t-on découvert que l'Univers est en expansion ? En 1912, l'astronome américain Vesto Slipher est le premier à remarquer un phénomène visuel étonnant : les galaxies qu'il observe semblent tendre vers le rouge à mesure qu'elles s'éloignent du point d'observation. Ce décalage vers le rouge s'explique notamment par les travaux sur la relativité générale d'Albert Einstein : plus une galaxie est éloignée, plus sa longueur d'onde augmente. Dix ans plus tard, en 1922, le physicien russe Alexandre Friedmann s'appuie sur les travaux d'Einstein pour formuler le premier l'hypothèse d'une cosmologie non statique, dans laquelle l'Univers se dilaterait, provoquant une controverse scientifique célèbre avec Einstein lui-même. Il faudra attendre 1929 pour voir cette théorie confirmée par les travaux d'Edwin Hubble et de l'abbé Georges Lemaître. Les deux hommes découvrent que les galaxies s'éloignent les unes des autres parce que l'espace-temps qui constitue l'Univers se dilate lui-même. Comment fonctionne l'expansion de l'Univers ? Ils en tirent une loi scientifique fondamentale appelée loi de Hubble-Lemaître, qui précise que non seulement les galaxies s'éloignent les unes des autres, mais aussi qu'elles le font à une vitesse quasiment proportionnelle à la distance qui les sépare. Cette constante, appelée constante de Hubble, n'est cependant pas véritablement une constante fixe du fait du modèle cosmologique du Big Bang. Contrairement à ce que certains modèles peuvent laisser penser, le Big Bang n'a pas eu de centre ni de point de départ qui serait le cœur de l'Univers. Le Big Bang suit en réalité une structure appelée entonnoir d'expansion : si l'élargissement de l'Univers au fil du temps est la conséquence de l'explosion de matière originelle, celui-ci s'est accéléré (alors qu'il aurait dû ralentir) depuis 5 à 6 milliards d'années sous l'action de l'énergie noire, une force hypothétique encore inconnue (mais qui représente environ 69 % de l'énergie totale de l'Univers), ce qui conduit à une diminution de la pression associée à l'énergie de l'expansion de l'Univers. L'expansion de l'Univers est-elle uniforme et infinie ? Pour autant, la force d'expansion de l'Univers se retrouve confrontée, à l'échelle des galaxies, à d'autres forces en action, principalement la force gravitationnelle. Cela explique ainsi que certaines galaxies, au lieu de s'éloigner les unes des autres, se rapprochent, attirées par leurs forces de gravitation communes (par exemple, la galaxie d'Andromède se rapproche de notre Voie lactée à une vitesse d'environ 110 à 120 km/s). Quant à savoir si l'expansion de l'Univers est un processus infini, rien n'est encore sûr. Plusieurs modèles spéculent sur ce que pourrait, à terme, devenir notre Univers. La théorie la plus répandue est celle du Big Crunch, un "effondrement terminal" provoqué par la contraction de l'Univers sur lui-même une fois son expansion achevée. Une autre théorie est celle du Big Chill : en continuant de se dilater, l'Univers ralentirait son expansion, jusqu'à ce que la température du cosmos atteigne le zéro absolu. Enfin, d'autres scientifiques ont élaboré la théorie du Big Rip : d'ici 20 à 30 milliards d'années, l'énergie noire provoquerait une dilatation telle qu'un "grand déchirement" de la matière par le vide s'opérerait jusqu'au cœur des particules élémentaires. Lire l'article sur le site de Ça M'Intéresse