la preuve est simple l´univers est plat!
preuve (trouvé sur un site d´astronomie...):
Au nez et à la barbe des télescopes géants et des satellites les plus perfectionnés, un
ballon vient de réaliser l’une des plus belles avancées de la cosmologie moderne. Un vol
de dix jours et demi à 40 000 m au-dessus des déserts glacés de l’Antarctique, en
décembre 1998, a suffi à Boomerang pour faire sa moisson. Grâce au télescope
millimétrique embarqué dans sa nacelle, ce ballon stratosphérique bien nommé a fait
l’aller-retour avec l’Univers lointain, pour le plus grand bonheur des astrophysiciens. En
effet, après analyse de ses mesures, ils ont rendu un verdict sans appel : l’Univers est
plat. Par cet abus de langage, ils affirment tout simplement que la géométrie de l’espace
est la même que celle apprise à l’école, où deux droites parallèles ne se rencontrent
jamais. Pour le profane, il y a de quoi se demander si pareille évidence nécessitait des
mois de travail à toute une équipe sur le continent le plus hostile de la planète et le
lancement d’un ballon de haute technologie. Pour les cosmologistes, la question ne se
pose même pas. Plus que toute autre chose, la géométrie de l’Univers méritait d’être
vérifiée. Elle se révèle essentielle pour préciser les “règles du jeu” du cosmos, les lois qui
régissent sa formation et qui scellent son destin.
La quête de ces fameuses lois a commencé dès que la théorie du big bang s’est imposée,
vers le milieu des années 1960. Très vite, il est apparu que l’expansion engendrée par
l’explosion initiale ne suivait pas la même évolution en fonction de la quantité de matière
contenue dans l’Univers. Une masse totale trop importante donne la part belle à la
gravité et conduit à un ralentissement de l’expansion, puis à une contraction suivie d’un
effondrement en un point : le big crunch. À l’inverse, une masse trop faible entraîne une
accélération continue de l’expansion. Enfin, à mi-chemin entre les deux, il doit exister
une masse critique pour laquelle l’expansion ralentit sans cesse mais sans jamais
s’arrêter. Les astronomes ont donc entrepris de peser l’Univers, en observant les amas
de galaxies, de manière à connaître cette masse volumique de l’espace — appelée
paramètre de densité — et à en déduire le scénario d’évolution. Mais jusqu’ici, ces
estimations ne permettaient pas de trancher, tout en semblant favoriser une expansion
en accélération constante.
Avec son télescope de 1,2 m de diamètre, Boomerang a réussi une avancée capitale :
déterminer avec une marge d’erreur de 5 % le paramètre de densité de l’Univers.
Comment a-t-il fait ? L’instrument a observé dans les longueurs d’onde millimétriques le
rayonnement de fond cosmologique émis lorsque l’Univers avait seulement 300 000 ans.
À cette époque, le milieu ambiant, constitué d’atomes, était encore si dense qu’il
empêchait la lumière de circuler librement. Puis, brusquement, sous l’effet de
l’expansion, l’espace devenant moins dense, les photons ont pu échapper à l’emprise de
la matière et se diffuser dans toutes les directions. C’est ce rayonnement primordial,
constituant l’une des preuves du big bang, qu’avait détecté en 1992 le satellite américain
Cobe. C’est ce même rayonnement qu’a observé Boomerang, certes sur une plus petite
portion de ciel (environ 4 %), mais avec une résolution 60 fois meilleure : 10 minutes
d’arc au lieu de 10°. Ainsi ont été mises en évidence les petites variations d’intensité
dans le rayonnement de fond cosmologique qui semblait presque uniforme à Cobe. “Les
structures observées, dont nous connaissons la taille réelle grâce à des calculs fiables,
devaient, dans le cadre d’un Univers plat, avoir une taille apparente de 1°, explique Éric
Hivon, jeune chercheur en post-doctorat, qui a participé à l’analyse des données de
Boomerang au Caltech, aux États-Unis. Or c’est exactement ce qu’a vu Boomerang. Leur
image n’est donc pas déformée par une quelconque courbure de l’espace.” Si les
structures étaient apparues plus grosses ou plus petites, cela aurait indiqué que l’espace
était distordu par un excès ou un manque de matière. Les astronomes auraient alors
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parlé d’Univers fermé ou ouvert, selon les géométries différentes appliquées. Pour en
donner une image, dans le premier cas, les droites parallèles se seraient rencontrées et
dans le second, elles se seraient écartées l’une de l’autre.
Mais de tout cela, il n’est désormais plus question. Les résultats de Boomerang clament
avec force, et pour la première fois, que l’Univers est plat et que la bonne vieille
géométrie d’Euclide suffit à le décrire. “Ces données sont fiables car les fluctuations du
rayonnement de fond cosmologique détectées sont les mêmes dans trois longueurs
d’onde différentes” , ajoute Alain Blanchard, chercheur à l’observatoire de Midi-Pyrénées.
Une confiance partagée par tous. Les mesures de Boomerang ont d’ailleurs été confirmée
le 9 mai par celles de Maxima, un autre ballon.
Les implications des résultats de Boomerang sur la cosmologie sont immédiates. Elles se
traduisent par un paramètre de densité égal à la valeur critique. Or, c’est précisément le
cas de figure prévu par la théorie de l’inflation, élaborée par Alan Guth à la fin des
années 1980. Celle-ci stipule qu’à la suite du big bang, l’Univers a connu une phase
d’expansion accélérée à un rythme supérieur à la vitesse de la lumière. Un des avantages
de cette théorie est de permettre l’apparition de petites fluctuations dans le rayonnement
de fond cosmologique, telles que les a détectées Boomerang. Ces légères “rides”
correspondent à d’infimes variations de densité de la matière à cette époque lointaine où
il n’existait ni étoiles ni planètes. Sans elles, les atomes seraient restés uniformément
répartis dans l’espace en expansion. Ils ne se seraient jamais condensés sous l’effet de la
gravitation pour former des nuages de gaz puis donner naissance aux galaxies, aux
planètes et aux êtres vivants… En fin de compte, si le rayonnement de fond
cosmologique avait été uniforme, il n’y aurait eu personne pour l’observer…
Déjà bien ancrée dans les esprits, l’inflation sort renforcée par le résultat de Boomerang.
Si l’on s’en tient aux scénarios classiques, l’expansion devrait donc ralentir lentement
sans jamais s’arrêter. Mais l’affaire n’est pas aussi simple… Il y a deux ans, deux équipes
(High Z Supernova Search et Supernova Cosmology Project) ont découvert par
l’observation de supernovae situées dans des galaxies très lointaines qu’il existait
probablement, dans les “règles du jeu” de l’Univers, une constante cosmologique
représentant une notion bien difficile à concevoir : l’énergie du vide. Il s’agit en fait d’une
sorte de force inverse à la gravitation qui, au lieu d’être attractive, est répulsive. Or si
cette constante cosmologique existe bien, elle devient dans les équations un terme qui
doit être ajouté au paramètre de densité pour donner un “super-paramètre de densité”,
appelé oméga total. C’est avec ce nouveau terme, en remplacement du simple paramètre
de densité, qu’il faut élaborer le scénario de l’Univers plat.
Actuellement, les observations de supernovae lointaines, bien que leur fiabilité soit
encore discutée, attribuent à la constante cosmologique 70 % de la valeur d’oméga total.
“Dans cette hypothèse, si l’on considère que l’Univers a 15 milliards d’années, les calculs
indiquent que, pendant 9 milliards d’années, la gravité a dominé et l’expansion s’est
ralentie, dit Bruno Guiderdoni, astrophysicien à l’Institut d’astrophysique de Paris (IAP).
Puis, à mesure que le vide grandissait, la force répulsive a pris le dessus et la
décélération a laissé place à une accélération qui se poursuit depuis 6 milliards d’années.
En fait, l’Univers a déjà entamé une nouvelle phase d’inflation.”
Ce scénario a actuellement le vent en poupe. Outre les récentes mesures de la constante
cosmologique, d’autres observations réalisées au cours des cinq dernières années
tendent à le confirmer. Pas plus tard qu’en mars dernier, l’équipe de Yannick Mellier, de
l’IAP (voir article p. 32), arrivait à la conclusion que le paramètre de densité ne
représente que 30 % d’oméga total. Couplé au résultat de Boomerang, cela laisse bien
70 % à la constante cosmologique, valeur atteinte par les observations de supernovae.
Pas de doute, l’étau se resserre. Ce serait bien le diable si l’Univers plat n’était pas régi
par un oméga total constitué d’un paramètre de densité de 30 % et d’une constante
cosmologique de 70 %.
En dépit de ces succès, la prudence reste de mise. En particulier, les fluctuations
inférieures à 1° de diamètre apparent sur les clichés de Boomerang sont moins marquées
que prévu. “L’explication la plus simple de cette anomalie est qu’il y a davantage de
matière baryonique (1),
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c’est-à-dire non exotique, que nous ne l’avions pensé, avance Éric Hivon. Mais cela peut
être dû à la présence de défauts topologiques de l’espace.”
Pour lever ces incertitudes, Paolo de Bernardis et Andrew Lange, responsables du projet
Boomerang, poursuivent le dépouillement des données en examinant les fluctuations les
plus fines possibles. Cela les renseignera précisément sur la valeur des paramètres
cosmologiques. Dans ce domaine, les données de Boomerang atteignent leurs limites. Le
recours à des satellites semble inévitable. D’ici moins de dix ans, les successeurs de
Cobe, comme MAP (américain) et Planck (européen), devraient cerner la valeur des
différents paramètres cosmologiques avec une incertitude inférieure à 1 %. Patience…
(1) Matière ordinaire faite de protons, d’électrons et de neutrons.
