En 2011, les découvreurs de l’accélération récente de l’expansion de l’Univers observable ont été récompensés par le prix Nobel de physique. On pensait que cette expansion ralentirait continuellement depuis le Big Bang, mais l’inverse s’est produit. Cependant, contrairement à ce que l’on pourrait penser, il ne s’agit pas de la découverte de l’énergie noire, mais plutôt d’une interprétation de l’accélération de l’expansion dans les équations relativistes de la gravitation d’Einstein, connue sous le nom de constante cosmologique.
Il existe plusieurs interprétations possibles de cette constante, dont une qui en fait une simple caractéristique de la théorie de la gravitation, ou encore une qui la considère comme une quantité dynamique évoluant dans l’espace et dans le temps. Cette dernière hypothèse pourrait d’ailleurs aider à résoudre la crise actuelle de la cosmologie.
La constante cosmologique pourrait également être une manifestation de l’énergie du point zéro des champs quantiques, qui découle des inégalités de Heisenberg et empêche une particule d’avoir simultanément une position infiniment précise et une vitesse nulle. Il en résulte un état de fluctuation et d’activité de base des champs quantiques que l’on ne peut réduire.
Pour départager ces théories, il est possible de mesurer la valeur de la constante cosmologique avec une grande précision dans l’espace et dans le temps. Pour cela, on peut étudier les amas de galaxies qui servent de témoins de l’accélération de l’expansion de l’Univers. Les scientifiques utilisent notamment l’instrument eRosita pour observer ces amas de galaxies et ainsi en apprendre davantage sur la nature de l’énergie noire.
Les résultats des dernières observations suggèrent que la densité d’énergie de l’énergie noire est uniforme dans l’espace et constante dans le temps, ce qui est conforme à d’autres études sur les amas de galaxies ainsi qu’à l’effet de lentille gravitationnelle faible et au fond cosmique des micro-ondes. Cela suggère que l’énergie noire peut être décrite par une simple constante.
Cependant, les scientifiques espèrent en apprendre plus avec la mission Euclid et le télescope Véra Rubin. S’il s’avérait que la constante cosmologique est variable, cela pourrait signifier une inversion de l’expansion et donc un nouveau Big Bang. À l’inverse, si elle est constante, l’expansion se poursuivrait pour l’éternité, mais même celle-ci pourrait avoir une fin selon le prix Nobel de physique Roger Penrose.
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