Comment se terminera l'Univers? En ce moment, les cosmologistes ont deux scénarios tout aussi pénibles tracés pour le sort à long terme de l'Univers. En revanche, l'expansion de l'Univers pourrait se poursuivre indéfiniment grâce à l'accélération de l'énergie sombre. Nous ferions face à un avenir froid et solitaire alors que d'autres galaxies disparaissent au loin. Mon invité aujourd'hui est Eric Linder du Lawrence Berkeley National Laboratory et il propose des expériences qui pourraient nous aider à savoir lequel de ces deux destins nous attend.
Écoutez l'interview: Le destin de l'univers (6,2 Mo)
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Fraser Cain: Pouvez-vous décrire les deux destins qui peuvent attendre notre Univers?
Eric Linder: Eh bien, notre image de ce qu'est le destin de l'Univers a vraiment changé de façon spectaculaire au cours des 5 à 10 dernières années. Nous pensions que c'était assez simple, c'était juste une question de quantité de contenu dans l'Univers, de quantité de matière. S'il y avait suffisamment de matière, alors l'attraction gravitationnelle ralentirait l'expansion de l'Univers, et s'effondrerait fondamentalement et nous aurions ce que certains appellent un Big Crunch pour mettre fin à notre Univers. Et s'il n'y avait pas assez de matière, il n'y aurait pas assez de gravité pour ralentir l'expansion actuelle et elle deviendrait de plus en plus diffuse - un endroit plus froid et plus solitaire. En 1998, ces deux groupes de scientifiques ont découvert un très occurrence bizarre que l'expansion de l'Univers ne ralentissait pas de façon spectaculaire ou même graduelle, sous la gravité de la question dans l'Univers, mais plutôt, elle s'accélérait. Ça s'accélérait. Un peu comme si vous lançiez une balle de baseball dans les airs, vous savez qu’elle finira par ralentir, atteindre un pic et revenir généralement sur Terre. Si vous le lancez assez fort, il se mettra en orbite. Mais ici, l'Univers a lancé un ballon de baseball dans les airs, et maintenant ce baseball s'éloigne de plus en plus vite. Donc, cela a complètement intrigué les scientifiques et était complètement contraire à ce que nous attendions. Sous cette nouvelle image, le sort de l'Univers semble être qu'il va simplement s'étendre pour toujours et à jamais, devenir plus froid, plus diffus, les atomes se répandront de plus en plus, la distance entre les galaxies augmentera. Et nous aurons ce destin de l'Univers qui est parfois appelé la "mort thermique", où tout devient très froid et immobile et isolé les uns des autres.
Mais cela dépend de la cause de cette accélération. C’est le grand mystère. Il est possible que la physique qui nous donne cette accélération disparaisse soudainement, auquel cas nous serions de retour à l'image précédente où l'Univers pourrait s'effondrer. Ou cela pourrait faire quelque chose de complètement bizarre et nous ne savons pas. C'est donc une grande question que nous voulons découvrir. Quel est le sort de l'Univers, mais en essayant de comprendre, quelle est la physique de cette accélération.
Fraser: Pourquoi n'a-t-on pas répondu à cette question jusqu'à présent? N'avons-nous pas assez bien regardé les supernovae?
Linder: Oui, comme je l'ai dit, l'accélération de cette expansion n'a été découverte qu'en 1998. Et les gens ne sont pas restés assis, ils ont essayé de répondre à cette question avec passion. En obtenant plus de supernovae, nous pouvons utiliser ces étoiles qui explosent comme des feux d'artifice dans l'Univers. Si nous savons que les feux d'artifice se déclenchent toujours avec la même énergie, avec la même luminosité, nous pouvons dire à quelle distance ils sont par la luminosité qu'ils nous apparaissent aujourd'hui. Et donc nous avons besoin de plus de ces supernovae, et nous avons besoin de plus en plus éloignées, afin que nous puissions cartographier l'histoire de l'Univers; l'expansion de l'Univers sur une plus longue période de temps. Et les gens le font progressivement. Il y a de très gros projets en cours avec des télescopes au sol essayant d'obtenir ce qui n'était que des dizaines de supernovae, maintenant nous essayons d'obtenir des centaines de supernovae. Mais finalement, pour vraiment répondre à ces questions fondamentales, nous allons avoir besoin de milliers de supernovae à de grandes distances. Pour cela, nous aurons besoin d’observations spatiales, nous avons donc actuellement un télescope spatial - le télescope spatial Hubble - qui convient à ce type d’observations, et il fait un excellent travail. C’est voir les supernovae les plus éloignées que nous ayons encore découvertes; environ 10 milliards d'années dans l'histoire de l'espace, mais il ne peut les voir qu'un par un. Et donc ce que les scientifiques ont proposé est que nous construisions un nouvel observatoire spatial, un nouveau télescope dans l'espace, appelé SNAP (Supernova Acceleration Probe), et cela pourra obtenir des milliers de supernovae très efficacement, très rapidement, en les voyant extrêmement faibles et extrêmement profond. Et cela a vraiment captivé l'imagination de la communauté scientifique. Il y a eu un certain nombre de recommandations de l'Académie nationale des sciences, de diverses organisations professionnelles, qu'une sorte d'observatoire spatial comme celui-ci va comprendre: quelle est cette mystérieuse physique provoquant cette accélération complètement inhabituelle qui agit en face de la gravité? Il y a donc presque une version répugnante de la gravité qui va vraiment réécrire tous les manuels de physique. Donc, beaucoup de gens pensent que nous devons vraiment aller de l'avant avec ces observations, des observations plus précises et bien d'autres observations, comme vous en avez parlé. Nous devons simplement améliorer les données que nous avons déjà, et la technologie est suffisamment bonne pour que nous puissions aller le faire. Cela nous oblige simplement à nous asseoir et à construire la chose, à la lancer et à essayer de trouver ces réponses.
Fraser: Maintenant, j'ai entendu pas mal de suggestions sur ce que pourrait être cette énergie sombre. Quels types de choses recherchez-vous dans vos observations qui pourraient peut-être correspondre à certaines de ces théories avancées?
Linder: Ainsi, le grand-père de tous les concepts de l'énergie noire a été proposé par Albert Einstein tout au long de son parcours en 1917, ce qu'il a appelé la constante cosmologique. Et il n'était pas d'accord avec les observations de l'époque, et il est donc parti à la retraite pendant un certain temps. Et toutes les quelques décennies, les scientifiques l'ont rappelé pour dire, peut-être que cela pourrait expliquer certaines autres observations que nous avons faites. Et puis il retourne à la retraite parce qu'il ne correspond pas vraiment. Mais maintenant, il semble que ce soit le moment de ramener ce concept vieux de 90 ans d'Einstein, car il peut donner cette accélération de l'expansion de l'Univers. C'est une image très simple de la façon dont vous pouvez obtenir cette accélération, mais cela ne résout pas tout. Il y a des aspects vraiment très déroutants. Ce que vous penseriez si vous faisiez des calculs naïfs, c'est qu'il devrait accélérer l'Univers, mais aurait dû commencer à accélérer l'Univers depuis le tout premier instant, et nous n'aurions pas l'Univers que nous voyons aujourd'hui si cela se produisait. . En fait, nous n'aurions pas pu obtenir les étoiles et les galaxies et la structure que nous voyons dans l'Univers. Et donc pour une raison quelconque, il doit être beaucoup plus faible que nous ne le pensons comme sa valeur naturelle. Il est donc possible que ce soit la réponse, mais nous ne comprenons pas pourquoi il est si faible, par rapport à ce que nous pensons qu'il devrait être. Pour contourner cela, les gens trouvent ces autres idées, cette idée de quintessence, ou une 5ème substance de l'Univers où elle agit comme la constante cosmologique, mais elle varie dans le temps, et donc elle peut commencer très faible et maintenant aujourd'hui il peut dominer l'expansion de l'Univers. C’est donc une idée séduisante, mais personne n’a vraiment d’idée de base sur la façon de la faire fonctionner exactement. En ce moment, c'est un concept mais les détails n'ont pas été élaborés sur la façon dont il découle de la physique. Donc, c'est une autre chose qui peut nous intéresser beaucoup. Une autre possibilité est la façon dont nous avons analysé les données, en disant, eh bien, la gravité est une force attractive, elle est donnée par la Théorie de la Relativité Générale d'Einstein. Peut-être que quelque chose tombe en panne là-bas. Peut-être que ce que nous voyons est une rupture de la théorie de la gravité telle que nous la comprenons. Les gens ont proposé des idées qui impliquent des dimensions supplémentaires par exemple. Au lieu de seulement trois dimensions dans l'espace, il pourrait y avoir quelques dimensions supplémentaires dans l'espace, et cette gravité s'échappe progressivement dans cette dimension supplémentaire dans l'espace et cela la rend plus faible et cela agira en opposition à la gravité et nous donnera une accélération . Nous avons donc toutes ces possibilités incroyablement excitantes sur la façon dont la physique pourrait changer et nous ne savons pas de quoi il s'agit. Et donc ce dont nous avons besoin sont ces observations très détaillées de la cartographie de l'expansion de l'Univers par exemple à travers les supernovae, ces étoiles qui explosent - et il y a aussi d'autres méthodes - pour vraiment essayer de décider, comment allons-nous réécrire les manuels de physique ; dans quelle direction devons-nous commencer à effacer les choses et à en écrire de nouvelles. Donc, c'est incroyablement excitant pour les scientifiques qui ont des énigmes comme ça.
Fraser: Quand ces missions devraient-elles être lancées? Quand devraient-ils être opérationnels?
Linder: La NASA et le département américain de l'Énergie ont donc convenu de travailler ensemble pour mettre une mission en orbite. Son nom général est appelé Mission conjointe de l'énergie sombre. Et il y a actuellement des études en cours sur la façon de concevoir un tel télescope spatial. Et nous espérons que si suffisamment de public montre un fort intérêt, et les sociétés professionnelles - comme les Académies nationales des sciences, qui ont recommandé une telle mission. S'ils continuent de soutenir cela, nous espérons que nous pourrons aller de l'avant et le lancer d'ici environ 6-7 ans. Il est donc tout à fait possible que les élèves de l’école connaissent maintenant les réponses aux choses en 6-7 ans qu’aucun scientifique professionnel n’ait actuellement la moindre idée de la réponse. Il est donc toujours très excitant de pouvoir le dire aux élèves et de pouvoir le dire au public: vous allez savoir des choses dans 6 à 7 ans à partir de maintenant que nous n'avons aucune idée de la réponse en ce moment. Vous allez être plus intelligent dans 6 ou 7 ans que nous ne le sommes actuellement. C'est donc vraiment un effort passionnant d'être au milieu de.
Fraser: Et si vous aviez votre chemin, serait-ce une mort brûlante ou une mort glaciale?
Linder: Je pense que la principale chose que j'aimerais, c'est que ce soit loin. Nous savons donc que les extrémités de l'Univers ne vont pas durer au moins des dizaines de milliards d'années - à peu près la durée que nous avons déjà eue dans l'Univers - donc ce n'est rien dont nous devons nous préoccuper du jour au lendemain, mais je Je ne sais pas quelle serait la meilleure solution. Vous pourriez dire que quelque chose comme un renversement de la théorie de la gravité d'Einstein et juste un cadre de physique complètement nouveau et un nouveau territoire à explorer. Ce pourrait être le résultat le plus excitant où vous pourriez avoir toutes sortes de possibilités différentes. Mais comme vous y faites allusion, le sort de l'Univers qui saisit vraiment notre imagination, de tout le monde, des scientifiques aux écoliers.
