Le prix Nobel de physique 2011 récompense la découverte de l’accélération de l’expansion de l’Univers.

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Le prix Nobel de physique 2011 a été attribué aux astrophysiciens Saul Perlmutter (Lawrence Berkeley National Laboratory et University of California, USA), Brian P. Schmidt (Australian National University, Australie) et Adam G. Riess (Johns Hopkins University et Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA) «pour la découverte de l’accélération de l’expansion de l’univers grâce à l’observation de supernovæ lointaines».

Retour sur l’une des plus grandes surprises de la cosmologie moderne, qui a soulevé l’énigme de « l’énergie noire ».



Parmi les signataires de la publication originale du groupe de Saul Perlmutter, en 1999, nous relevons avec grand plaisir deux physiciens français du Laboratoire de Physique Nucléaire et des Hautes Énergies de l’Université Paris 6 : Reynald Pain, directeur actuel du LPNHE, et Sébastien Fabbro, à l'époque doctorant au LPNHE.

Ci-dessous un extrait de l’article de Vanina Ruhlmann-Kleider, « Le télescope Canada-France-Hawaï sur la piste de l’énergie noire », paru en décembre 2008 dans le numéro 12 de Reflets de la physique, qui fournit une bonne introduction au sujet.



« Les supernovæ, explosions d’étoiles en fin de vie, sont parmi les phénomènes les plus lumineux de l’Univers. Certaines de ces explosions, dites de « type Ia », ont même une luminosité quasi-reproductible. Mesurer leur flux revient donc à mesurer leur distance. Or, les mesures faites sur les supernovæ Ia lointaines s’accordent toutes : elles sont moins lumineuses, et donc plus lointaines, qu’attendu. Ainsi, l’expansion de l’Univers, au lieu de ralentir, s’accélère.

Il faut alors admettre l’existence dans l’Univers d’une composante énergétique qui ne soit ni matière ni rayonnement, mais qui, à l’inverse de l’attraction universelle, accélère l’expansion. D’un point de vue théorique, une telle composante peut se déduire des équations d’Einstein de la Relativité Générale à condition d’y rajouter une simple constante, appelée constante cosmologique. Mais d’autres descriptions théoriques lui donnent un contenu plus fondamental. Dans l’état actuel des observations, il n’est pas possible de trancher et cette composante, inscrite depuis au bilan énergétique de l’Univers, a reçu le nom d’énergie noire. Sa nature demeure donc inconnue. Par contre, sa densité, déduite des mesures cosmologiques, domine l’Univers actuel, puisqu’elle représente environ trois quarts du contenu énergétique de l’Univers, contre un quart pour la matière (ordinaire + noire). »

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