Expansion de l’univers : physiciens et cosmologistes relancent la bataille sur l’existence ou non de l’énergie noire

Atlantico.fr : Une question divise aujourd'hui physiciens et cosmologistes : l'existence ou non de l'énergie noire. Tout d'abord, qu'est-ce que l'énergie noire ?

Olivier Sanguy : En cumulant de nombreuses observations, des scientifiques ont démontré que la vitesse à laquelle l’Univers est en expansion n’est pas constante. En fait elle augmente. La découverte remonte à la fin des années 1990 et a valu le Prix Nobel de Physique 2011 à Saul Perlmutter, Adam Riess et Brian Schmidt. Donc, non seulement, l’Univers est en expansion, mais en plus la vitesse à laquelle cela se produit est de plus en plus élevée. À l’origine de cette accélération, on envisage une sorte de force répulsive appelée énergie noire ou énergie sombre. Les modèles montrent que cette énergie représente presque 70 % du bilan masse/énergie du cosmos. Le reste est représenté par 25 % de matière noire (matière dont on constate les effets gravitationnels, mais qu’on ne voit pas) et 5 % de matière ordinaire, comprenez par exemple les atomes qui nous constituent.

Si l'on a découvert son existence en 1998, pourquoi l'énergie noire divise-t-elle toujours la communauté scientifique ?

Elle divise, mais pas de façon égale. C’est-à-dire que l’énergie noire est aujourd’hui intégrée dans le modèle standard de la cosmologie et si ce dernier est dit standard c’est parce qu’il est considéré comme correspondant le mieux aux observations par une grande majorité de scientifiques. Maintenant, la démarche scientifique exclut tout dogme et c’est pourquoi des chercheurs explorent d’autres voies, proposent d’autres modèles, etc. Il est vrai que l’absence d’explication de l’énergie noire en tant que telle, au-delà du fait de constater son effet, pousse à bousculer le modèle standard. Une étude récente relayée dans la publication de référence Astronomy & Astrophysics avance même que l’accélération de l’expansion de l’univers n’existerait pas et serait une sorte d’illusion observationnelle, car la région du cosmos dans laquelle nous sommes connaîtrait un déplacement particulier. D’autres scientifiques ont souligné ce qu’ils pensent être des failles dans le raisonnement des auteurs qui ont à leur tour répliqué. Il ne s’agit pas là de simples arguments verbaux, mais de confrontations de données et de modèles. C’est ainsi que la science avance.

Pourquoi est-ce si compliqué d'expliquer son existence ?

L’énergie noire telle qu’elle est constatée est non seulement importante (70 % du bilan masse/énergie de l’univers !), mais elle est également omniprésente. On évoque par exemple l’énergie du vide quantique et on la relie à la constante cosmologique, une constante introduite par Einstein pour obtenir un univers statique dans ses équations et qu’il renia lorsque l’expansion de l’univers fut démontrée notamment par l’astronome Edwin Hubble à la fin des années 1920. Aujourd’hui, la constante cosmologique revient, car on la considère comme l’effet de l’énergie noire. Il semble donc difficile d’expliquer l’énergie noire par un simple ajout aux lois de la physique. En fait elle apparaît intrinsèquement liée à la nature même de l’univers. Les modèles cosmologiques ne peuvent donc pas s’en passer alors qu’elle reste inconnue.​