Une fraction du temps

Vous avez sans doute l’impression que la recherche sur l’Univers n’avance pas. Allons, nous maîtrisons l’atome, qu’attendons-nous pour voyager entre les étoiles ?
C’est pourtant simple : nous ne sommes que d’infimes poussières d’étoiles… et encore bien loin de réellement savoir où nous sommes.

 

Einstein, père fondateur des théories en vogue dans la cosmologie moderne, se voit encore sur le trône des décennies plus tard. Nous arrivons à une limite, qu’il a enfin touché après 2000 ans de recherche, mais sur laquelle nous butons depuis.

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Essayez d’imaginer que les seules informations que vous ayez sur tous ces gens, leurs histoires, les raisons qui les ont conduits à se croiser sur ce passage, etc…  vous soient fournies par cette photo. Un cliché presque figé, peu net, manquant d’informations et au cadrage limité. La métaphore est tordue, mais c’est pourtant à peu près l’idée : les cosmologistes, depuis que nos instruments le permettent, observent des évènements qui s’étalent sur des millions d’années…

L’univers est effectivement vaste. Et nous sommes arrivés à un point où notre durée de vie, et la dimension de nos instruments de mesure, nous permettent d’observer la limite. Mais la limite de quoi, au juste ?

L’Univers observable, l’univers réel

Je ne rentrerai pas dans des détails techniques, mais ce qu’il faut bien avoir en tête, selon notre cher Einstein, c’est que la lumière a une vitesse limitée ! Certes très très (très) rapide, mais on se rend bien compte que quand nous regardons  loin, vraiment loin… nous regardons dans le passé.

Et il s’avère que pour l’heure, aussi loin que nos instruments puissent capter de la lumière, tout autour de nous (pas seulement la Terre : tout autour de notre « zone stellaire »), dans toutes les directions, au bout du bout, on observe… un mur !

Ce n’est pas aussi simple, bien-sûr. La distance se mesure en année-lumière, un objet que l’on observe à 10 années-lumière se regarde donc aussi avec 10 ans de retard. Mais au-delà de 13,2 milliards d’années-lumière (ce qui fait loin, vous en conviendrez), l’Univers du passé ressemble à une soupe de matière à travers laquelle la lumière ne passe plus. Comme un nuage lumineux épais.

L’esprit part souvent en compote en tentant de visualiser ça : comment se fait-il qu’on se trouve pile au centre ? L’univers est-il plus grand encore ? Comment peut-il avoir grandi plus vite que la vitesse de la lumière ?

Personnellement, j’ai trouvé réponse à ces questions un peu avant internet, en bouquinant. Et pourtant, depuis tout ce temps, la théorie donnée à l’époque n’a pas bougé non plus de son trône : le Big Bang. Et à partir de là, on a donné une explication à tous les mystères.

La Cosmologie, les théories qui tiennent (ou pas)

Toutes les disciplines scientifiques semblent désacraliser leurs gourous, ces derniers temps : les vieilles théories ont la vie dure. Même en cosmologie, le Big Bang devient fragile. A défaut d’avoir mieux, c’est la théorie toujours en vogue. Mais l’imagination va bon train depuis, et les appareils et les outils de mesures s’affinent : nous devons juste faire preuve de patience. Je ne cite pas les nombreuses théories qui viennent faire évoluer le modèle, mais déjà quand j’étais gamins, des observations venaient mettre à mal le consensus général.

Mais la patience est la vertu du cosmologiste. Coincé dans cette fraction du temps, nous sommes obligé d’attendre des mois, des années même, pour qu’un évènement se produise, où que nos appareils puisse analyser ce qu’on voit.

Un premier exemple qui l’illustre bien est l’image du trou noir du film d’Interstellar.

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Cette image, un peu améliorée pour le film, est sortie des calculs de physiciens, avant l’an 2000. Pourtant, il aura fallu attendre 2017 pour qu’une photo réelle soit prise de l’un des nombreux trous noirs, dont on soupçonne l’existence (très fortement) sans en comprendre la vraie nature. L’histoire de ce cliché est édifiante : un appareil de mesure de la dimension de la Terre, une photo étalée sur 4 jours avec la plus grande base de données jamais créée… on prend la mesure de la limite dont je parle.

Le deuxième exemple est le travail des cosmologistes : pendant que les vulgarisateurs comme moi s’écharpent à trouver un sens à nos observations, ils continuent le travail de fourmis que représente l’observation du ciel. Voici une carte du ciel, de 2017, permettant de visualiser la fameuse « matière noire » et des super-structures.

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Cône de distance le long de l’équateur céleste, montrant la composante radiale du champ de vitesse (en kilomètres par seconde) en fonction de la distance [1] à la Voie Lactée (située à la pointe du cône). La tranche est d’une épaisseur constante d’environ 3 mégaparsecs [1] (ou 9 millions d’années-lumière) à toutes les distances. Dans les régions en bleu, la matière se dirige vers nous, et dans les régions en rouge, elle s’éloigne de nous. Les galaxies de l’échantillon principal du Sloan Digital Sky Survey sont représentées par des points noirs. Au centre de l’image, on peut remarquer comment la matière s’effondre sur le Grand Mur du Sloan, une des plus grandes structures de l’Univers connu, à l’interface entre les deux grands croissants rouge et bleu (à environ 220 mégaparsecs), le premier montrant la matière située à l’avant-plan du mur qui tombe sur celui-ci en s’éloignant de la Voie Lactée, et le second montrant la matière située à l’arrière-plan du mur qui tombe en se rapprochant de la Voie Lactée (Source : Leclercq et al. 2017, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics) (ARTICLE ORIGINAL).
Cette vue révèle à la fois notre capacité incroyable à observer le monde qui nous entoure, et notre incapacité à le voir dans son entièreté. On sent en même temps le travail et la masse de données que cette image représente, la dimension pratiquement infinie que cet espace a par rapport à nous, et notre incapacité à le faire apparaître clairement pour nous (une projection 2D de cette taille, avec toutes nos approximations, vous l’imaginez bien, c’est une vue probablement biaisée de l’univers tel qu’il est réellement).

Si vous voulez une autre vue biaisée mais jolie de l’univers, cette courte séquence permet de se construire une image 3D, la vidéo et la mise en mouvement y contribue grandement :

(Vidéo téléchargée, lien original)

Si on creuse, on s’aperçoit vite que les certitudes ne tiennent que le temps d’affiner les appareils de mesure (et de constater que le fait d’un jour était l’erreur de précision du lendemain). Par contre, les données continuent de s’accumuler : c’est l’histoire d’une lente, très lente exploration. Les questions viennent également plus vite que les réponses, ce qui nous offre quelques belles surprises. Le travail d’une vie suffit à peine à faire avancer l’ensemble d’un petit pas.

La Cosmologie sur Youtube

En tête de liste des vulgarisateurs en astronomie et cosmologie, je citerai AstronoGeek et Florence Porcel avec sa série « la folle Histoire de l’Univers », qui sont au taquet pour se tenir au courant de l’actualité. Beaucoup d’autres abordent les questions de l’univers dans une ou plusieurs vidéos de leur chaîne.

Je met à jour régulièrement une playlist de vidéos sur la cosmologie, regroupant quelques unes des plus belles productions (à mes yeux) de chaque chaîne sympa qui en parle.

De plus en plus, on trouve du contenu éclairé, agréablement présenté, et scientifiquement objectif (pas le genre d’émissions à sensations vous vendant le voyage dans le temps ou les mondes parallèles comme des découvertes déjà à jour).

De quoi nourrir des longues heures de recherche et de découverte pour tous les esprits curieux ! Et comme vous l’avez constaté, la connaissance évolue à petit pas, mais l’actualité de manque pas de nous donner de quoi nous occuper un peu, malgré tout !

Doc Dobi

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