Comment l'a-t-on remarquée
La lumière des galaxies lointaines s'est révélée décalée vers le rouge, et plus une galaxie est lointaine, plus le décalage est marqué. Cela arrive quand une source s'éloigne. Mais les galaxies ne s'éloignent pas comme des fragments après une explosion: la distance entre elles augmente, et la lumière s'étire elle aussi en chemin.
C'est ainsi qu'est apparue la règle découverte à la fin des années 1920: la vitesse d'éloignement est proportionnelle à la distance. Deux fois plus loin, deux fois plus vite. Aucune explosion ne se comporte ainsi, alors qu'un espace qui s'étire uniformément se comporte exactement de cette façon.
Imagine une pâte avec des raisins secs dans un four. La pâte lève, et chaque raisin voit tous les autres s'éloigner de lui. Aucun n'est au centre.
L'image de l'explosion reste dans les esprits en grande partie à cause du nom. Un astronome qui rejetait justement cette théorie l'a lancé par dérision. Le nom est resté, avec une image qui n'existe pas dans la théorie elle-même.
Il y a eu une explosion en un point, et la matière s'est dispersée dans un espace vide.
L'espace n'entourait pas l'événement: il y participait. L'expansion se produit partout à la fois, donc elle n'a ni centre, ni bord, ni vide extérieur.
Ce qui s'étend, et ce qui ne s'étend pas
Les distances augmentent seulement là où rien ne maintient les choses ensemble. À l'intérieur d'une galaxie, la gravité est plus forte que l'expansion: le Système solaire ne s'étire donc pas, la Terre ne gonfle pas et une règle ne s'allonge pas. Ce sont les écarts entre les amas lointains qui augmentent, là où l'attraction est déjà faible.
À la fin des années 1990, on a découvert quelque chose de préoccupant: l'expansion ne ralentit pas, comme on s'y attendait, mais elle accélère. Sa cause a été appelée énergie noire, mais ce nom décrit ce qu'on a constaté, pas ce qu'on comprend. Personne ne peut encore dire précisément ce qui la produit.
La question «pourquoi s'étend-elle?» est plus retorse qu'il n'y paraît. Les équations de la gravitation n'autorisent pas un Univers immobile: il doit soit s'étendre, soit se contracter. Les observations montrent qu'il s'étend. Mais ce qui lui a donné son impulsion initiale reste une question ouverte.
Il y a aussi une conséquence pratique. Si l'accélération se poursuit, les galaxies lointaines finiront par passer au-delà de l'horizon observable, et le ciel des futurs observateurs sera sensiblement plus pauvre que le nôtre. Nous vivons une époque privilégiée pour l'astronomie, et ce n'est pas une simple façon de parler.
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Sources
- Lien entre distance et vitesse d'éloignement: observations d'Edwin Hubble et de Vesto Slipher, années 1910-1920. L'expansion accélérée a été découverte en 1998 grâce aux observations de supernovas