Gravité répulsive
La petite histoire
Comprendre simplement
Domaines de présence
Son interprétation dans l'avenir
Les références
Mais encore
by Pepe ©
 
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La petite histoire  Up Page
Supernovae
Bien que la théorie de la relativité générale formulée par Albert Einstein autorise la gravitation à repousser comme à attirer, la plupart des physiciens ne prenaient cette possibilité que pour un artefact théorique sans objet dans notre Univers actuel. Jusqu'à cette sombre nuit de 1997.
Une paire d'images, enregistrées par le télescope de quatre mètres de diamètre de l'Observatoire de Cerro Tololo, au Chili, révèle la première supernova lointaine découverte en 1997. Dans le cliché de droite, obtenu trois semaines après celui de gauche, la supernova modifie l'apparence de l'une des galaxies. Il se trouve que la lumière émise par cette supernova révèle une distance parcourue supérieure à celle prédite par la théorie. La conséquence immédiate qui s'en suit, est que l'expansion de l'Univers s'accélère !


Comprendre simplement  Up Page
Fuite des galaxies
La fuite des galaxies nous informe sur les variations de vitesse de l'expansion de l'Univers. Imaginez qu'une supernova ait explosé dans une galaxie lointaine lorsque l'Univers n'avait que la moitié de sa taille actuelle (a). Au moment où le rayonnement atteint notre galaxie (b), sa longueur d'onde a doublé, décalant la lumière vers la partie rouge du spectre (les galaxies ne sont pas dessinées à l'échelle; la distance qui les sépare serait en réalité beaucoup plus grande que celle qui est représentée). Si l'expansion n'avait cessé de décélérer depuis le Big Bang, la supernova apparaîtrait plus près et plus brillante (c) que la même supernova dans le cas d'une expansion accélérée, la supernova semblerait plus lointaine et moins brillante.
 
Les astronomes établissent la vitesse de fuite d'une supernova en mesurant le décalage vers le rouge du spectre de la galaxie qui l'abrite.

 
Les galaxies s'éloignent les unes des autres à des vitesses sans cesse croissante.
 
Le point d'inflexion
Les observations les plus récentes de supernovae lointaines indiquent que l'expansion cosmique de l'Univers a commencé par décélérer avant de prendre de la vitesse. A l'aide du télescope spatial Hubble, les astronomes ont découvert que les supernovae de type Ia (à gauche, les points blancs) dont les décalages vers le rouge sont supérieurs à 0,6 sont plus brillantes qu'on ne l'attendait si l'expansion n'avait cessé d'accélérer (courbe rouge) ou si d'éventuelles poussières intergalactiques avaient absorbé leur lumière. Les résultats s'accordent avec une transition entre une phase ancienne de décélération (courbe verte). Les résultats montrent (à droite) que la transition entre la décélération et l'accélération date d'environ cinq milliards d'années. Si les astronomes pouvaient déterminer cette date plus précisément encore, ils en déduiraient la densité d'énergie sombre à cette époque et, peut-être, sa nature.

Domaines de présence  Up Page
Comment la gravitation peut-elle être répulsive ?
Dans la théorie classique de Newton, la gravitation est toujours attractive et son intensité dépend de la seule masse des objets en présence. Ce n'est plus le cas dans la théorie d'Einstein où l'intensité de l'attraction gravitationnelle exercée par un objet dépend aussi de la pression interne qui y règne à l'intérieur. Ainsi, la gravité d'un objet est proportionnelle à sa densité d'énergie plus trois fois cette pression interne (une pression est homogène à une densité d'énergie mécanique emmagasinée dans l'objet).
Par exemple, notre Soleil est une sphère de gaz chaud dotée d'une pression positive, c'est-à-dire dirigée vers l'extérieur; comme la pression gazeuse augmente avec la température, l'attraction gravitationnelle exercée par le Soleil est légèrement plus élevée que ne le serait celle d'une boule de matière froide de masse équivalente. A l'inverse, un gaz de photons a une pression qui est égale à deux fois celle d'une masse équivalente de matière froide.
L'énergie sombre est caractérisée par une pression négative (les objets élastiques, telle une feuille de caoutchouc, ont eux aussi, quand ils sont tendus, une pression négative dirigée vers l'intérieur). Quand la pression est inférieure à un tiers de la densité d'énergie, la somme de la densité d'énergie et du triple de la pression devient négative et la force gravitationnelle change de signe: elle devient répulsive. Le vide quantique est caractérisé par une pression égale à l'opposé de sa densité d'énergie, aussi l'action gravitationnelle d'un espace vide (en admettant qu'il en ait une, ce qui est loin d'être admis) est-elle fortement répulsive. D'autres formes hypothétiques d'énergie sombre ont des pressions comprises entre -1/3 et -1 fois leur densité d'énergie. Certaines de ces substances ont été invoquées pour expliquer la période d'inflation, une brève ère d'expansion exponentielle qui aurait eu lieu au tout début de l'histoire cosmique. D'autres sont des candidates pour expliquer l'énergie sombre qui alimente l'accélération de l'expansion observée aujourd'hui.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page
Monde futur
La principale candidate pour expliquer l'énergie sombre est l'énergie du vide qui est mathématiquement équivalente à la constante cosmologique postulée par Einstein en 1917, puis écartée par le même.

Les références  Up Page
Réseau Pepe
Pour la Science octobre / décembre 2004 L'histoire de l'Univers n45
 
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Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous.
 
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