L’univers est-il vraiment infini ? Ce que les scientifiques nous disent

Pendant longtemps, on pensait que notre galaxie, la Voie Lactée, était l’unique île d’étoiles dans un immense océan de vide. Les petites taches floues que l’on voyait dans les télescopes ? On pensait que c’était des nuages de gaz tout proches. Mais dans les années 1920, un astronome du nom d’Edwin Hubble, en s’appuyant sur les travaux d’une femme remarquable, Henrietta Swan Leavitt, a prouvé le contraire. Il a compris que ces ‘taches’ étaient en réalité d’autres galaxies, situées à des millions d’années-lumière de nous. D’un seul coup, l’univers est devenu immensément plus grand. Nous n’étions plus le centre de tout, mais juste une galaxie parmi des milliards.

Soyons directs : les scientifiques n’ont aucun moyen de connaître la taille totale de l’univers. C’est peut-être décevant, mais c’est la vérité. Cependant, ce que nous pouvons mesurer, c’est l’‘univers observable’. C’est la bulle d’espace autour de nous dont la lumière a eu le temps de nous parvenir depuis le Big Bang, il y a environ 13,8 milliards d’années. On pourrait penser que cette bulle fait 13,8 milliards d’années-lumière de rayon, mais c’est plus compliqué. Car pendant que la lumière voyageait, l’espace lui-même s’est étiré ! Au final, la partie que nous pouvons voir s’étend sur un diamètre de 93 milliards d’années-lumière. Ça donne le vertige, n’est-ce pas ? Pour le reste, beaucoup de scientifiques pensent qu’il est probablement infini. Après tout, pourquoi y aurait-il un mur quelque part ?

Quand on parle de la ‘forme’ de l’univers, il ne faut pas imaginer une boule ou un ballon. Les scientifiques pensent que l’univers est très probablement… plat. Attention, cela ne veut pas dire qu’il n’a que deux dimensions comme une feuille de papier. Il a bien quatre dimensions (trois d’espace et une de temps). ‘Plat’ signifie simplement que si vous voyagiez en ligne droite, vous ne reviendriez jamais à votre point de départ, contrairement à un voyage à la surface d’une sphère. Imaginez une feuille de papier immense et infinie. C’est l’image la plus simple que l’on puisse s’en faire.

Comment les scientifiques savent-ils que l’univers grandit ? Grâce à un phénomène que l’on connaît tous un peu. C’est comme le son d’une ambulance : quand elle s’approche, le son est aigu, et quand elle s’éloigne, il devient plus grave. C’est l’effet Doppler. Pour la lumière, c’est pareil. La lumière d’un objet qui s’éloigne de nous s’étire et devient plus rouge. C’est ce qu’on appelle le ‘décalage vers le rouge’ (redshift). Or, Hubble et d’autres ont observé que la lumière de presque toutes les autres galaxies est décalée vers le rouge. Et plus elles sont loin, plus elles sont rouges. La conclusion est simple : tout s’éloigne de nous, et l’univers est en expansion.

Pour mesurer les distances colossales dans l’espace, les astronomes utilisent des astuces. L’une des plus importantes est ce qu’ils appellent les ‘chandelles standards’. Imaginez que vous connaissez la puissance exacte d’une ampoule de 40 watts. Si vous la voyez de loin, elle semblera faible. En mesurant à quel point elle est faible, vous pouvez calculer à quelle distance elle se trouve. Dans l’espace, certaines étoiles (comme les Céphéides) ou explosions d’étoiles (les supernovae) ont une luminosité que l’on connaît très bien. Ce sont nos ampoules de référence, nos ‘bougies’. En les repérant dans d’autres galaxies, on peut calculer à quelle distance ces galaxies se trouvent de nous. C’est une sorte de mètre cosmique.

On sait que l’univers grandit, mais à quelle vitesse exactement ? C’est là que les choses deviennent vraiment curieuses. Il y a un grand débat entre les scientifiques, qu’on appelle la ‘Tension de Hubble’. En gros, il y a deux méthodes principales pour mesurer cette vitesse, et elles ne donnent pas le même résultat ! Une méthode, qui utilise les ‘bougies’ proches, donne une vitesse d’environ 73 km/s par mégaparsec (un mégaparsec, c’est 3,26 millions d’années-lumière). L’autre méthode, qui analyse la plus vieille lumière de l’univers, donne un résultat de 67. L’écart peut sembler petit, mais pour les scientifiques, c’est énorme. Personne ne s’est trompé dans ses calculs. Ce désaccord pourrait vouloir dire qu’il y a quelque chose que nous ne comprenons pas encore sur l’énergie noire, cette force mystérieuse qui fait gonfler l’univers, ou même sur les lois de la physique elles-mêmes.

Au final, plus on en apprend sur l’univers, plus on se rend compte de l’étendue de notre ignorance. Nous savons qu’il est immense, plat, et qu’il grandit de plus en plus vite, mais les détails les plus fins nous échappent encore. C’est ce qui est passionnant. Chaque réponse soulève de nouvelles questions. C’est pourquoi il est si important de continuer à construire de nouveaux télescopes et à financer la recherche. Car quelque part dans l’immensité du ciel, se cachent les réponses à ces mystères qui nous fascinent depuis que nous sommes humains.

Selon la source : science.org