Contre toute attente, l’expansion de l’Univers accélère, au lieu de ralentir, ont montré les trois lauréats, l’Australien Brian Schmidt et les deux Américains Adam Riess et Saul Perlmutter. En 1998, leur découverte, qui plonge ses racines dans la théorie d’Einstein, a bouleversé la cosmologie
Einstein pourrait se retourner dans sa tombe. Ou tirer sa langue dans un geste de géniale espièglerie – selon la façon dont on voit les choses. Mardi, le comité Nobel a attribué son Prix en physique à une découverte digne de la révolution copernicienne. Une trouvaille que le père de la relativité générale avait évoquée dans sa théorie sans peut-être le savoir: 13,7 milliards d’années après l’explosion du Big-Bang, l’expansion de l’Univers n’est pas en train de ralentir, à l’image des éclats lumineux des feux d’artifice. Contre toute attente, elle accélère! En cause, une «énergie sombre», sorte de force d’anti-gravité, ou répulsive, dont la nature reste totalement mystérieuse.
«Nos résultats semblaient trop fous pour être vrais», reconnaissait hier Brian Schmidt. L’astrophysicien australien et l’Américain Adam Riess (Johns Hopkins University), du High-z Supernovae Search Team, décrochent la moitié de ce Nobel; l’autre va à Saul Perlmutter (Lawrence Berkeley Laboratory, Californie), chef du Supernova Cosmology Project. En 1998, les deux équipes ont fait la même observation, qui a bouleversé la cosmologie.
Leur objet d’étude: des supernovae de type Ia. Ces astres ont pour intérêt d’avoir une luminosité identique. Les astrophysiciens utilisent ces étoiles pour déterminer la distance qui les séparent de la Terre, en tirant partie de la propriété que leur vitesse d’éloignement influence la lumière qu’ils observent d’elles dans les télescopes. Or il y a treize ans, les deux groupes mettent en évidence que les supernovae les plus lointaines sont plus éloignées qu’attendu selon leurs prévisions. Autrement dit, le cosmos continuait à se dilater de plus en plus vite, alors qu’ils s’attendaient à ce que cette expansion s’arrête petit à petit. «Nous avons cherché où l’on s’était trompé», commentait hier Brian Schmidt. Las. Lui et ses collègues n’étaient pas les premiers à réagir de la sorte…
En 1916 déjà, Einstein ambitionne, selon ses convictions, d’établir un modèle statique de l’Univers. Or la force de gravité en induisait une vision dynamique, les corps célestes s’attirant entre eux. Pour figer la situation, le savant introduit dans ses équations un élément compensatoire de type antigravitationnel qu’il nomme «constante cosmologique». Mais dans les années 1920, l’astronome Edwin Hubble découvre que les galaxies s’éloignent les unes des autres. Donc que l’Univers est bel et bien en expansion. En 1931, Einstein annule sa constante, évoquant la «plus grande erreur de sa vie»! Jusqu’en 1998, diverses avancées ont ensuite pavé la voie aux travaux des trois nouveaux nobélisés.
Conséquence de leur découverte: l’affinement des modèles, et leur recoupement avec des phénomènes gravitationnels au sein des galaxies, a conduit les astrophysiciens à postuler que l’Univers est composé de 4% de matière visible, de 21% de «matière sombre», méconnue, et de 75% de cette «énergie sombre», responsable de la dilatation précipitée du cosmos. «Si l’existence de cette entité a d’abord laissé nombre d’entre nous sceptiques, il est désormais incongru de ne pas l’admettre, avise Daniel Pfenniger, de l’Observatoire de Genève. Diverses expériences l’ont depuis confirmée.»
Comment l’inclure dans les descriptions mathématiques de la cosmologie? C’est là que réapparaît Einstein. D’aucuns avancent que sa fameuse constante pourrait justement décrire l’effet de cette énergie sombre, et qu’elle aurait même varié au fil du temps (voir infographie); à l’époque, le si brillant physicien n’aurait simplement pas saisi toute la profondeur de la portée de son idée.
Bien. Mais de quoi est composée cette intangible entité? De vide, avancent d’autres: le vide est parfois le théâtre du surgissement spontané de paires de particules et d’antiparticules, qui disparaissent en s’annihilant. Le vide posséderait donc une densité d’énergie, assimilée à cette énergie sombre. Densité que les physiciens des particules ont même calculée. Or les cosmologistes ont besoin, eux, pour décrire l’accélération de l’Univers, d’une constante d’un ordre de grandeur… 120 fois plus grand. Malaise… Autre hypothèse: l’Univers, souvent considéré comme homogène, ne le serait de loin pas. Et s’il se dilatait de manière inégale? «L’idée est sensée, mais les données récentes ne suffisent pas à l’étayer», dit Daniel Pfenniger, pour qui le flou s’avère total. «L’énergie sombre est la plus grande énigme de la physique actuelle», abonde le comité Nobel.
Afin d’y voir plus clair, plusieurs missions satellitaires sont sur les rampes de lancement, dont WFIRST de la NASA, ou Euclid, qu’a choisie hier soir l’Agence spatiale européenne (ESA) dans le cadre de ses «Cosmic Visions 2015-2025» et dont l’EPFL et l’Université de Genève aideront à traiter les résultats. «Ces missions permettront d’acquérir des données plus précises, qu’on confrontera aux modèles. Et l’attribution du Nobel n’est peut-être pas innocente dans la sélection de la seconde…», avance Daniel Pfenniger. Qui se réjouit pour une autre raison: «De point de vue philosophique, la validation de l’expansion accélérée de l’Univers change notre perspective du futur, certains prédisant un Big Crunch», soit un effondrement de l’Univers sur lui-même. «Moi qui étudie l’évolution des galaxies, je vais pouvoir désormais le faire sur 100 milliards d’années. Au lieu de 10…»
