L'énergie du vide Non seulement l'Univers continue son expansion entamée lors du big-bang, mais il entrerait dans une phase d'accélération rapide. La cause de ce phénomène annonce une révolution de la physique: ce n'est pas la matière qui dominerait le monde, mais le vide...

Les supernovæ sont des étoiles qui implosent en une fraction de seconde. Leur émission de lumière est telle que pendant plusieurs semaines, l'étoile émet une puissance comparable à celle d'une galaxie comprenant plusieurs milliards d'étoiles. PHOTO: © NASA

Déchiffrer les grandes lois qui régissent l'Univers: telle est la quête des cosmologistes depuis le début du XXe siècle. Patiemment, à l'aide de puissants télescopes, ils tentent de mesurer les distances qui séparent les galaxies, les vitesses de ces galaxies les unes par rapport aux autres, leur masse et leur nombre total. Tout cela afin de savoir quelle est la masse volumique de l'Univers et quel est son taux d'expansion (puisque celui-ci gonfle depuis l'explosion primordiale, le big-bang qui a eu lieu il y a 12 à 15 milliards d'années). Le vide n'est pas rien Dans les derniers jours de 1998, l'équipe américaine de Saul Perlemutter (Lawrence Berkeley Laboratories, en Californie) a annoncé que, contrairement à toutes les attentes, le taux d'expansion de l'Univers augmentait de manière sensible. Ce résultat découle de l'observation de plus de 40 supernovæ de type 1a au sein des galaxies les plus lointaines*. Les caractéristiques de ces supernovæ étant bien connues, il a été possible, en étudiant leur lumière, d'en déduire la distance exacte des galaxies dans lesquelles elles sont situées. Or, cette distance est plus élevée de 10 à 15% que prévu, ce qui indique que l'expansion de l'Univers, au lieu de freiner lentement, s'accélère de manière sensible. Cette découverte réhabilite la "constante cosmologique", un terme inventé par Einstein et destiné uniquement à faire correspondre ses équations avec sa conviction d'un Univers stable et non en expansion. Le besoin d'introduire une "constante cosmologique" a survécu malgré l'opposition première des scientifiques. Relancée au début des années 30 par l'abbé Lemaître -le théoricien du big-bang- , elle a été étayée dans les années 60 par des observations révélant les effets qu'elle était censée produire. Par la suite, tous les résultats ne seront pas confirmés mais ils auront amené le Russe Yakov Zeldovitch à tenter d'expliquer la constante cosmologique: elle serait la manifestation de l'énergie du vide. Ce qui signifierait que le vide, ce n'est pas rien... Le vide a des propriétés extraordinaires Or, c'est précisément ce à quoi aboutissent les observations des supernovæ lointaines. "Si l'on peut encore l'appeler ainsi, le vide a des propriétés extraordinaires, dit Michel Cassé de l'Institut d'astrophysique de Paris. Tout d'abord il conserve une densité d'énergie constante, qui n'est pas affectée par l'expansion alors que la densité de matière diminue à mesure que l'expansion se poursuit. Ensuite, ce "faux vide" produit à grande échelle une sorte de gravitation répulsive." La gravitation engendrée par la masse des galaxies fait s'attirer mutuellement tous les corps célestes. Si la masse totale de l'Univers dépasse une valeur limite, cela signifie que cette force va l'emporter, arrêtant l'expansion et créant une contraction jusqu'à un "Big crunch", une implosion finale. Jusqu'ici, les astronomes pensaient que l'Univers avait une masse légèrement inférieure à la valeur critique et que, par conséquent, il allait continuer son expansion indéfiniment à un rythme de plus en plus lent. Mais les dernières recherches proposent un autre scénario. "Avec l'énergie du vide, le Big crunch est définitivement mort, affirme Michel Cassé. Mais en plus, comme cela signifie que la matière ne domine pas l'Univers, l'expansion va reprendre de manière foudroyante." Einstein avait raison quant à l'existence de la constante cosmologique, mais sa nouvelle valeur ouvre des perspectives radicalement différentes. Dans ce scénario, d'ici 5 milliards d'années, les amas de galaxies observables au télescope pourraient brusquement s'éloigner sous l'effet de cette reprise d'expansion et disparaître de champs d'observation, ne laissant plus qu'un ciel totalement noir. "Les conséquences de cette découverte dépassent le seul domaine de la cosmologie, ajoute Michel Cassé. Elles appellent à une révolution car le futur de la physique se trouverait alors dans le vide..." En effet, selon les astronomes américains, 70% de l'énergie totale de l'Univers se trouve dans le vide et seulement 30% dans la matière. Deux ans auparavant, deux astronomes français, Bernard Fort et Yannick Mellier, avaient abouti à une même valeur de la constante cosmologique (0,7) par une méthode très différente d'observation d'arcs gravitationnels formés par les amas de galaxies. Si aucun effet (comme l'altération de la luminosité des supernovæ par la poussière cosmique) n'est venu biaiser les mesures des astronomes américains, rien ne devrait s'opposer à un changement radical de la face du monde... * PHILIPPE HENAREJOS

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