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  • Jean-François Cliche

    Ce blogue suit pour vous l'actualité scientifique, la décortique, et initie des échanges à son sujet.
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    Mercredi 5 avril 2017 | Mise en ligne à 16h35 | Commenter Commentaires (6)

    Faut-il arrêter de chercher l’«énergie noire» ?

    (Image : ESO/AFP/archives La Presse

    (Image : ESO/AFP/archives La Presse)

    Ah ben ça, ce serait bien le proverbial «boutte de toute»… Alors que tout le monde se questionne depuis 20 ans sur la nature de «l’énergie noire», qui constituerait plus des deux tiers (68 %) de notre Univers, des physiciens viennent d’obtenir des résultats qui suggèrent qu’elle pourrait tout simplement ne pas exister. Ouch…

    On sait depuis longtemps que l’Univers contient «autre chose» que la matière telle que nous la connaissons dans la vie de tous les jours. Quand on mesure la quantité de matière «normale» située au cœur des galaxies et la vitesse à laquelle les étoiles de ces mêmes galaxies tournent autour, on se rend rapidement compte qu’il manque «quelque chose» : la masse que l’on voit dans le centre des galaxies n’est pas suffisante pour retenir les étoiles. Compte tenu de la force d’attraction que cette masse exerce, les étoiles auraient dû échapper à sa gravité il y a longtemp. Or ce n’est ce qui se passe, alors il doit forcément y avoir «autre chose» au centre des galaxie, une «matière sombre» qui a une masse énorme mais qui n’est autrement pas détectable.

    On calcule que la matière «normale» représente environ 5 % de ce que contient l’Univers, contre 27 % pour la matière sombre. Et le reste, soit la bagatelle des deux tiers du contenu de l’Univers (68 %) est encore plus nébuleux : l’énergie noire, qui serait derrière une accélération de l’expansion de l’Univers.

    Maintenant, quand on dit que l’Univers «grandit», cela ne signifie pas seulement que les galaxies s’éloignent les unes des autres (ce qu’elles font bel et bien, en moyenne). Cela veut aussi dire que l’«espace-temps» se dilate. On se représente généralement l’espace qui nous entoure comme un sorte de «vide» lisse et immuable, mais il peut en fait être déformé par de très grosses masses. C’est ce qui explique la gravitation : l’espace-temps autour de la Terre, par exemple, est déformé de telle sorte qu’il «penche», pour ainsi dire, vers le plancher des vaches, d’où l’attraction terrestre. C’est aussi ce qui explique pourquoi, lors d’éclipses solaires, il est possible de voir des étoiles proches du Soleil qui n’apparaissent pas à l’endroit où elles sont réellement (à côté du Soleil alors qu’elles sont en réalité «derrière», par exemple) : la lumière de ces étoiles n’est pas attirée par le Soleil (il faut une masse pour l’être et la lumière n’en a pas) mais comme elle passe dans un espace-temps déformé par la masse du Soleil, elle change de direction (vu de la Terre, en tout cas).

    On sait ça depuis belle lurette — c’est une conséquence de la Relativité d’Einstein —, mais dans les années 90, de nouvelles observations ont montré que cette dilatation s’accélère, sans que l’on sache trop pourquoi. Et c’est de cette accélération que les physiciens ont déduit l’existence d’une «énergie noire». On ignore tout de ce qu’elle peut bien être, mais elle serait le moteur derrière le fait que l’Univers se dilate de plus en plus vite.

    Le rythme de cette expansion (on parle de 0,0000000000000002 % par seconde) est dicté par une bibitte physico-mathématique nommée métrique de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, ou métrique FLRW. Bien des simulations de l’histoire de l’Univers ont utilisé ce métrique et ont obtenu des résultats tout à fait cohérents avec ce que les astronome observent autour de nous, ce qui suggère que c’est effectivement un bon «outil» pour décrire l’Univers. Jusque là, tout va bien…

    Mais voilà, les mathématiques derrière tout ça sont si compliquées que le métrique FLRW part du principe que l’espace-temps est parfaitement uniforme partout dans l’Univers. Or c’est faux, on vient de le voir : toute masse tord l’espace-temps. Pire encore, on sait que la matière s’assemble en galaxies et en amas de galaxies qui forment des espèces de «filaments». Cela donne à l’Univers la structure d’une mousse, pleine d’énormes «trous» complètement vides. Alors aux endroits les plus denses, les masses freinent l’expansion de l’Univers, tandis qu’elle survient plus rapidement dans les vastes espaces où il n’y a rien.

    Cela introduit donc des distorsions dans les simulations des cosmologistes et, d’après les travaux qu’une équipe hongroise vient de faire publier dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, le «besoin» de recourir à une énergie noire pour faire correspondre les observations et les simulations viendrait de là. L’énergie noire serait une sorte d’«illusion», un sous-produit des approximations mathématiques que l’on a longtemps été forcé de faire. Alors au lieu de présumer d’un espace-temps uniforme, Gabor Racz et Lazlo Dobos, de l’Université Eotvos Lorand, ont simulé un univers de 480 millions d’années-lumière de côté (c’est très petit, notons-le) qu’ils ont subdivisé en 1 million d’unités. Ils ont ensuite calculé un taux d’expansion individuel pour chacune d’elles. Puis, en faisant «rouler» leur simulation, ils ont obtenu des résultats qui ressemblent beaucoup à l’Univers réel, sans avoir recours à l’énergie noire. D’où leur conclusion qu’il s’agirait d’une illusion.

    Attention, il faut souligner ici que les physiciens sont lloooooooiiiiiin d’être sur le point d’abandonner le concept d’énergie noire. Ce compte-rendu de Science en citent plusieurs qui gardent de gros doutes sur ces résultats. Alors pour l’instant, appelons ça une «hypothèse intéressante». Mais si les auteurs de l’étude, n’arrivent pas à convaincre mieux leurs collègues, il faudra conclure que, toute intéressante soit-elle, elle était fausse. L’avenir nous le dira…

    P.S. Je profite de ce billet pour clarifier une chose, puisque la question m’a été posée à plusieurs reprises ces derniers jours : non, malgré tous les blogues qui ont fermé sur le site de La Presse, le mien ne sera pas éliminé. Je travaille pour Le Soleil, pas pour La Presse, et je continue ce blogue. Cependant, Science dessus-dessous ne sera plus accessible à partir de la page d’accueil de La Presse ni dans sa section «Sciences». Vous pourrez continuer de me trouver à l’adresse blogues.lapresse.ca/sciences ou passer par la page d’accueil du Soleil, ou encore par celle de Québec Science.


    • Heureux d’apprendre que votre blogue se poursuivra. Désolé d’apprendre que La Presse s’appauvrisse, encore une fois, un peu plus!

      Pour votre commentaire présent: Et si ce que nous nommons Univers, n’était qu’un univers parmi des centaines de milliards d’univers pas nécessairement identiques au nôtre?

    • L’énergie noire est elle un proche descendant d’un vieux fantôme de la physique l’Éther qui a dominé jusqu’au début du XX siècle…?

      Bien content que votre blogue se poursuive et dommage pour La Presse qui effectivement se prive de ce qui fut son meilleur blogue et de très loin le mieux modéré… à force de rapetiser en qualité de contenu le Huff ( DARK NEWS!) va prendre toute la place avec le temps… la nature ayant horreur du vide ( journalistique! ) …

    • Fascinant.
      Il faut peut-être cherche les midichlorians !

    • Si vous ne changez pas l’adresse de votre file RSS, ça ira pour moi (j’utilise Tiny Tiny RSS comme agrégateur RSS, plutôt cool…). En passant, le lien vers le site Le Soleil n’est pas bon.

      Continuez votre très bon travail, c’est une petite lueur de science dans cet espace médiatique qui en a bien besoin!


    • C’est bon que des chercheurs tentent de sortir de la “boîte”.

      Le vide n’est pas vide comme le prouve l’effet Casimir (La nature a horreur du vide)
      La nature est imprévisible et la théorie des fractales ou du chaos s’appliquent probablement partout … même dans les filaments de matière et les poches de vide sidéral (pas vide, plein d’ondes, de phénomènes quantiques et de particules fantomatiques)
      L’infiniment petit est contre-intuitif et l’infiniment grand aussi.

      Je suis pas mal convaincu que ces chercheurs hongrois grattent sur le bon bobo en sortant de la généralisation FLRW.
      Par contre, il y a peut-être similitude avec la théorie des cordes (ou supercordes ou M) qui augmente les possibilités d’analyse du détail mais se complique à outrance et se bute à trop de possibilités (plus d’inconnues que d’équations) quand on veut obtenir des résultats concrets. La nature, c’est la nature … par exemple, on comprend bien l’écoulement de l’eau dans un rivière, les sursauts, l’érosion, l’écoulement turbulent ou laminaire mais on ne peut pas prévoir le détail des mouvements d’eau autour des cailloux, rochers et l’influence de la température, de la charge sédimentaire ou de la direction du vent. Ça devient trop complexe pour aller dans le détail.
      L’univers est pareil, des fluctuations quantiques deviennent des cailloux … des galaxies … des filaments ! Probablement que l’on ne voit que des détails !

      La capacité sans cesse croissante des ordinateurs permet d’aborder la recherche autrement et j’imagine que l’émergence de l’intelligence artificielle nous fera découvrir des choses inattendues en ce qui concerne la cosmologie.

      Si on pouvait tout expliquer, tout prévoir … on serait dans un monde déterministe.
      Par chance, nous ne le sommes pas.
      Les termes énergie sombre et la matière sombre restent non-déterministes !

      Merci pour les précisions sur votre blogue.

    • J’ai lu il n’y a pas si longtemps qu’une nouvelle étude avec un plus grand échantillonnage de super nova arrivait à la conclusion qu’il n’y avait pas d’accélération de la dilatation de l’Univers et que le résultat de l’étude précédente était dû à une trop grande incertitude statistique. Si ça se confirme, le concept d’énergie sombre va en prendre un coup.

      Il y a également le WIMP (weakly interacting massive particle), particule “inventée” pour expliquer la matière sombre et qui n’a toujours pas été détectée malgré des détecteurs de plus en plus sensibles et sophistiqués.

      Plusieurs physiciens se demandent également si on ne fait une erreur en utilisant les équations de Newton à toutes les échelles car même si elles fonctionnent très bien à l’échelle du système solaire, rien ne nous prouve qu’elles fonctionnent à celle des galaxies. Ceci pourrait expliquer pourquoi les modèles galactiques sans “matière sombre” ne fonctionnent pas, cette dernière étant tout simplement une correction aux équations gravitationnelles pour les grandes échelles cosmiques.

      Bref, je crois que les astophysiciens devraient peut-être arrêter d’inventer des trucs et les appeler “sombre” chaque fois qu’ils ne comprennent pas quelque chose.

      Merci pour ce commentaire éclairant ! C’est vrai que ça fait un peu «béquille»…
      JFC

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