Plongez au cœur des mystères de l’Univers:
trous noirs, Big Bang et matière noire enfin décryptés pour tous les passionnés.
Qu'est-ce que la Cosmologie ? Contrairement à l'astronomie qui observe les objets célestes, la cosmologie est la science qui étudie l'Univers dans sa globalité : son origine via le Big Bang, sa structure invisible composée de matière noire, et son expansion accélérée par l'énergie sombre. Chez ScienceNow, nous décryptons les mécanismes fondamentaux qui régissent l'infiniment grand. De la Relativité Générale d'Einstein aux dernières images du Télescope James Webb, ce dossier vous offre les clés pour comprendre notre place dans le cosmos.
La compréhension humaine du cosmos a radicalement changé. Pendant des millénaires, le modèle géocentrique (la Terre au centre) a prévalu. Il a fallu attendre Copernic, Galilée et Kepler pour imposer l'héliocentrisme. Mais la véritable révolution cosmologique moderne a débuté au XXe siècle avec Albert Einstein.
En 1915, sa théorie de la Relativité Générale a redéfini la gravité non plus comme une force, mais comme une courbure de l'espace-temps. Cela a permis de prédire des phénomènes comme les Anneaux d'Einstein, où la lumière elle-même est déviée par la masse des galaxies.
Peu après, en 1929, Edwin Hubble découvre que les galaxies s'éloignent les unes des autres : l'Univers n'est pas statique, il est en expansion. Cette observation capitale a conduit à l'idée que si l'on remonte le film à l'envers, tout l'Univers devait être concentré en un point unique : c'est la naissance de la théorie du Big Bang.
Contrairement à une idée reçue, le Big Bang n'est pas une explosion dans l'espace, mais une dilatation de l'espace lui-même. Il y a environ 13,8 milliards d'années, l'Univers est passé d'un état extrêmement chaud et dense à l'immensité froide que nous connaissons.
Trois piliers soutiennent ce modèle, aujourd'hui nommé Modèle Lambda-CDM :
Tout ce que nous voyons — étoiles, planètes, gaz, poussières — ne représente que 5% du contenu de l'Univers (la matière baryonique). Le reste est composé de deux entités invisibles et mystérieuses que la mission européenne Euclid explore actuellement.
La Matière Noire agit comme une "colle gravitationnelle". Sans elle, les galaxies tournent trop vite et devraient se disloquer. Elle n'émet ni ne reflète aucune lumière, mais sa présence se trahit par ses effets gravitationnels sur la matière visible.
Encore plus énigmatique, l'Énergie Sombre (ou énergie noire) est une force répulsive qui s'oppose à la gravité. Découverte à la fin des années 90, elle est responsable de l'accélération de l'expansion de l'Univers. C'est elle qui pousse les galaxies à s'éloigner les unes des autres de plus en plus vite, nous conduisant vers un univers de plus en plus vide.
Au cœur de cette danse cosmique, certains objets défient l'imagination. Les Trous Noirs sont des régions où la gravité est si intense que rien, même la lumière, ne peut s'échapper.
Au centre de la plupart des galaxies, y compris notre Voie Lactée, trône un trou noir supermassif (comme Sagittarius A*). Ces géants peuvent peser des milliards de fois la masse de notre Soleil. Récemment, l'humanité a réussi l'exploit de photographier l'ombre de ces monstres grâce au réseau EHT, confirmant encore une fois les équations d'Einstein.
Mais les limites de la physique sont aussi testées ailleurs. La théorie de la Gravitation Quantique à Boucle et la Théorie des Cordes tentent aujourd'hui de réconcilier la gravité (l'infiniment grand) et la mécanique quantique (l'infiniment petit), notamment pour comprendre ce qui se passe au cœur d'un trou noir.
Comment tout cela va-t-il finir ? Les cosmologistes envisagent plusieurs scénarios basés sur la densité de l'Univers et la nature de l'énergie sombre :
Pour en savoir plus sur les observations qui permettront de trancher, suivez nos actualités sur le Télescope Spatial James Webb, qui observe actuellement les premières lueurs de l'aube cosmique.
L'astronomie se concentre sur l'étude des objets célestes individuels (étoiles, planètes, comètes) et leurs phénomènes. La cosmologie, quant à elle, étudie l'Univers comme un tout : son origine (Big Bang), sa structure à grande échelle, ses lois physiques globales et son évolution temporelle.
Au centre d'un trou noir réside théoriquement une singularité gravitationnelle, un point où la courbure de l'espace-temps devient infinie et où les lois de la physique actuelle cessent de fonctionner. La zone qui l'entoure, dont rien ne s'échappe, est l'horizon des événements.
C'est une question encore ouverte. L'Univers observable est fini (environ 93 milliards d'années-lumière de diamètre). Cependant, l'Univers global pourrait être infini, ou bien fini mais sans bord (comme la surface d'une sphère), selon la courbure globale de l'espace.