La vidéo de cette semaine parle d’un sujet mystérieux et chaud : la matière noire !
https://www.youtube.com/watch?v=M5X_Ijxm2bw
Comme toujours, allons-y pour les compléments, à destination de ceux qui s’interrogent ou veulent creuser plus loin !
Tout d’abord, il faut reconnaître que finalement, le terme de matière noire (ou sombre) est plutôt mal choisi. Si l’on considère le fait qu’une des spécificités de cette matière est de ne pas interagir avec le rayonnement électromagnétique (et donc la lumière), on devrait plutôt parler de matière transparente !
Cela fait un moment que je vous dois le troisième (et probablement dernier) épisode de ma série consacrée aux bases théoriques de la cosmologie. Nous allons donc parler de la constante cosmologique, c’est-à-dire de l’expansion accélérée de l’Univers et de la fameuse « énergie noire » : un thème que j’avais déjà abordé dans une vidéo il y a quelques semaines. Mais comme par écrit je peux me permettre de prendre mon temps, je vais en profiter pour apporter pas mal de détails et quelques nuances.
Commençons donc par faire un rapide résumé des épisodes précédents. Si ça n’est pas déjà fait, je vous invite à aller les relire ici (partie 1 : le Big-Bang) et là (partie 2 : forme et destin de l’Univers). Mais comme je sais que vous n’allez pas le faire, je vais y aller tranquillement pour rappeler les bases !
Ma nouvelle vidéo vous parle de la plus grosse erreur de prédiction de toute l’histoire de la physique : le calcul de l’énergie du vide. http://www.youtube.com/watch?v=EmfvKXO5DZk Ceux qui connaissent l’histoire remarqueront que j’évite soigneusement d’employer le terme d’énergie noire ou d’énergie sombre, que je n’aime pas du tout. Ce terme est parfois utilisé pour désigner la constante cosmologique, de manière un peu analogue à la matière noire, mais à mon sens les deux sont suffisamment…
Après une petite interruption, je continue ma série de billets consacrés aux bases théoriques de la cosmologie.
Résumé de l’épisode précédent : Si vous avez lu mon premier billet sur le Big-Bang, vous savez déjà que l’équation d’Einstein appliquée au cas d’un Univers isotrope et homogène se réduit à une équation différentielle assez simple, l’équation de Friedmann.
Cette équation permet en particulier de décrire le fait que l’Univers est en expansion, ce que l’on constate en observant les galaxies s’éloigner de nous. Grâce aux mesures expérimentales de son taux d’expansion actuel, il est possible de rembobiner l’équation de Friedman pour reconstituer la jeunesse de l’Univers. Et c’est ainsi qu’on en arrive à l’idée du Big Bang, cette période dense et chaude où l’Univers était extraordinairement courbé.
Aujourd’hui nous allons nous intéresser non pas au passé mais à l’avenir de notre Univers, et voir en quoi son destin est irrémédiablement lié à sa forme. Et pour ça, il faut d’abord vous avouer que je vous ai menti sur l’équation de Friedmann. La version que je vous ai donnée est en réalité incomplète, et voici pourquoi.
Cela fait maintenant quelques semaines que mon temps et mon énergie vont plutôt dans la réalisation de vidéos que dans l’écriture de billets de blog. Pour ceux qui préfèrent la forme écrite à Youtube, j’ai décidé de me rattraper en vous proposant en alternance avec les vidéos une petite série de 3 billets consacrés aux éléments de base de la cosmologie théorique, une discipline pas si imbitable qu’on le croit ! Comme d’habitude, l’idée est que ces billets soient lisibles avec des connaissances de lycée.
Le billet de cette semaine commence avec le Big-Bang, et les deux suivants seront consacrés respectivement au destin de l’Univers, et au mystère de l’énergie noire.
L’équation d’Einstein
Toute la cosmologie moderne est fondée sur la théorie de la relativité générale d’Einstein. J’ai déjà eu l’occasion de l’écrire de nombreuses fois ici, la grande idée d’Einstein a été d’expliquer l’attraction gravitationnelle non pas par une « force » comme le faisait Newton, mais en disant que si les objets massifs s’attirent, c’est parce qu’ils courbent l’espace-temps autour d’eux.
Pour pouvoir concrétiser cette idée, Einstein avait besoin d’une équation qui permette de quantifier ce lien, c’est-à-dire qui relie la courbure de l’espace-temps à la masse. Cette équation, il la trouva en 1915 après de nombreuses tentatives infructueuses. Là voici, et on l’appelle tout simplement l’équation d’Einstein
La découverte a été annoncée, la nouvelle a fait le tour du monde et les gros titres des journaux. Tout le monde en a déjà parlé, et les blogs scientifiques bien évidemment ne sont pas en reste (voir à ce sujet les billets de mes collègues cafetiers des sciences Ca se passe là-haut et Dr Goulu)
Mais qu’est-ce que je vais bien pouvoir raconter qui n’a pas déjà été dit ?
Eh bien je vais tenter de vous expliquer dans le détail ce que toute cette agitation signifie !
Quand je dis « dans le détail », je veux aller jusqu’à vous montrer les figures qui ont été publiées par les auteurs, et que vous compreniez vraiment ce qu’elles signifient. Et aussi vous faire sentir pourquoi il est légitime de s’enthousiasmer, mais aussi pourquoi il est légitime d’être prudent.
Les concepts que l’on va croiser (inflation cosmique, ondes gravitationnelles, fluctuations de la polarisation…) peuvent paraître franchement intimidants, mais je vais prendre le temps d’expliquer tout ça tranquillement. Alors je vous promets que le voyage ne sera pas si compliqué, par contre il sera un peu plus long que d’habitude ! C’est l’avantage de raconter les choses dans un blog, on dispose de toute la place qu’on veut.
Si vous suivez l’actualité, l’image ci-contre doit vous être familière. Il s’agit de la carte du rayonnement fossile de l’Univers, publiée cette semaine en grande pompe par l’Agence Spatiale Européenne, et qui a été établie grâce aux données collectées depuis 4 ans par le satellite Planck.
Après la découverte du boson de Higgs par le CERN en juillet dernier, c’est donc la deuxième fois en moins d’un an qu’une avancée scientifique fait la une des journaux. Mais tout comme le boson de Higgs, pas forcément facile de comprendre vraiment de quoi il s’agit et pourquoi c’est important.
Je vais donc essayer de faire la lumière sur le rayonnement fossile !
Sommes-nous seuls dans l’Univers ? C’est pour répondre à cette obsédante question que de nombreux scientifiques ont participé depuis les années 60 au programme SETI : Search for ExtraTerrestrial Intelligence.
Une des principales méthodes d’observation du programme SETI consiste à utiliser un radio-téléscope. Ces télescopes géants (comme celui d’Arecibo en photo ci-dessous) permettent de capter des ondes, mais pas dans le domaine de la lumière visible. Au contraire d’une bonne vieille lunette astronomique, ces télescopes détectent les ondes radios.
La première observation en radio-astronomie du programme SETI fut réalisée en 1960 par l’américain Francis Drake, alors jeune astronome à l’observatoire de Green Bank en Virginie. Pour justifier sa tentative et estimer ses chances de pouvoir détecter une civilisation extra-terrestre, il a proposé un calcul approché, connu maintenant sous le nom d’équation de Drake. Voyons un peu le raisonnement derrière cette équation.
L’été est une bonne saison pour aller à la plage. Aussi pour s’adonner à l’astronomie. Voire les deux !
Tout ça me rappelle une phrase que m’avait dite mon père au cours de vacances estivales, alors que je devais avoir dans les 6 ans : « Il y a autant d’étoiles dans l’Univers que de grains de sable sur Terre ! »
J’imagine qu’à l’époque je n’avais pas dû trop le croire. J’étais déjà perplexe devant l’immensité du nombre des grains de sable de la plage du Grau-Du-Roi, alors sur toute la Terre, pensez-donc !
Aujourd’hui, j’ai décidé de voir si mon père avait raison.
