Il y a vingt-cinq ans, les scientifiques ont découvert un phénomène fascinant : L’expansion de l’univers s’accélère, un phénomène mystérieux qui représente l’un des plus grands défis pour la cosmologie moderne. Cette accélération semble défier les prédictions de la relativité générale d’Albert Einstein, obligeant les chercheurs à réexaminer les fondements de la physique pour comprendre les forces en jeu à l’échelle cosmique.
La relativité générale et la déformation de l’espace-temps
Selon Einstein, la matière déforme l’espace-temps comme un objet lourd déforme une nappe souple. Ces déformations créent des « puits gravitationnels » qui modifient la trajectoire de la lumière en la courbant, un phénomène appelé lentillage gravitationnel. Depuis sa première observation en 1919 lors d’une éclipse solaire, cet effet a permis de confirmer les prédictions d’Einstein et a transformé notre compréhension de la gravité. Einstein proposait que la courbure de la lumière résultait non seulement de la déformation de l’espace, comme le pensait Newton, mais aussi de la déformation du temps.
Le défi des observations cosmiques
Pourtant, alors que les théories d’Einstein sont en accord avec les observations locales, leur applicabilité à des distances extrêmes dans l’univers reste incertaine. Afin de mieux comprendre l’accélération cosmique, une équipe des universités de Genève et de Toulouse III – Paul Sabatier a utilisé les données du Dark Energy Survey, un projet international qui analyse la forme et la distribution de centaines de millions de galaxies. Au lieu de simplement mesurer la densité de matière, l’équipe a pu observer directement les déformations spatio-temporelles, permettant une comparaison inédite avec les prédictions d’Einstein.
L’évolution des puits gravitationnels dans le temps
Les chercheurs ont examiné 100 millions de galaxies sur quatre périodes clés de l’histoire cosmique : 3,5, 5, 6, et 7 milliards d’années dans le passé. Les résultats révèlent que les puits gravitationnels observés il y a 6 et 7 milliards d’années sont cohérents avec les prédictions d’Einstein. En revanche, pour des périodes plus récentes, à 3,5 et 5 milliards d’années, ces puits sont légèrement moins profonds que prévu.
Ce décalage temporel est particulièrement frappant, car c’est justement au cours de cette période que l’expansion de l’univers a commencé à s’accélérer. Les scientifiques émettent l’hypothèse que l’accélération de l’expansion cosmique et la diminution de profondeur des puits gravitationnels pourraient partager une cause commune. Si cela s’avère correct, cela pourrait indiquer que la gravité obéit, à grande échelle, à des lois légèrement différentes de celles formulées par Einstein.
Vers une révision de la relativité générale ?
Ces résultats, bien que stimulants, ne suffisent pas encore à invalider la théorie d’Einstein. Selon l’astrophysicienne Nastassia Grimm de l’Université de Genève, la différence observée entre les données et les prédictions d’Einstein atteint un niveau d’incompatibilité de 3 sigma, un seuil qui suscite l’intérêt pour de futures recherches. En physique, un seuil de 5 sigma est généralement requis pour affirmer une découverte et pour envisager une refonte théorique. Ainsi, des mesures plus précises et étendues sont nécessaires pour déterminer si la relativité générale peut toujours expliquer l’accélération de l’univers.
L’apport prometteur du télescope Euclid
L’équipe attend avec impatience les nouvelles données du télescope spatial Euclid, lancé récemment. Euclid offre une précision bien supérieure dans la mesure des effets de lentillage gravitationnel grâce à ses observations depuis l’espace, où il peut échapper aux perturbations atmosphériques. Ce télescope a pour mission de scruter environ un milliard et demi de galaxies au cours des six prochaines années, permettant des analyses encore plus fines de la déformation spatio-temporelle sur des distances inédites. Ces observations devraient permettre aux scientifiques de remonter davantage dans le passé et de tester la validité des théories d’Einstein à des échelles encore plus grandes.
Une nouvelle ère pour la cosmologie théorique
Les travaux des chercheurs des universités de Genève et de Toulouse III – Paul Sabatier révèlent les défis auxquels sont confrontées les théories actuelles face à des phénomènes tels que l’expansion accélérée de l’univers. Bien que la théorie de la relativité générale ait fourni un cadre robuste pour comprendre la gravité et les interactions à l’échelle cosmique, l’observation d’un léger écart suggère que notre compréhension de l’univers pourrait encore évoluer. La quête pour résoudre ces mystères cosmologiques continue, et avec elle, l’espoir de découvrir des aspects encore insoupçonnés des lois de l’univers.
Pour un examen plus approfondi de ces découvertes, vous pouvez consulter l’article original sur le site de l’Université Paul Sabatier.
