Je me retrouve au coucher du soleil sur une terrasse en train de prendre un café devant une plage de la Méditerranée. C’est l’été et malgré le désastre de la pandémie, les gens semblent heureux et détendus un jour d’été. Cette plage est située dans la partie sud du continent européen. Il y a 200 millions d’années, la plage surplombait l’océan Téthys, le même océan qui baignait les côtes de la Chine. Des distances insignifiantes pour une petite sphère bleue dans une galaxie comptant des millions d’étoiles, dont le Soleil, à 26 000 années-lumière du noyau turbulent de la Voie lactée.
L’idée naissante de ce qu’on a appelé plus tard la Pangée et du mouvement des continents vient de Francis Bacon en 1620, quelques années après la représentation du premier Atlas, appelé avec des paroles Theatrum Orbis Terrarum (Théâtre du monde).
Presque simultanément, vers 1610, Galilée a postulé que la Voie lactée était composée de millions d’étoiles, confirmant ainsi les idées d’Aristote au 4e siècle avant J.-C.
Le soir tombe et les premières étoiles commencent à apparaître. Dans un endroit faiblement éclairé la nuit, 10 000 étoiles peuvent être vues à l’œil nu. Si une étoile était un grain de sable, 10 000 étoiles seraient environ 3 cuillères à café de sable et 1 million d’étoiles seraient l’équivalent d’un seau de sable. Avec les données actuelles, notre galaxie aurait un nombre d’étoiles équivalent à 300 000 cubes de sable.
Jusqu’au 1er janvier 1925, j’aurais pu tranquillement prendre la dernière gorgée de ma tasse de café, fasciné par cet Univers immense mais que l’on pouvait assumer. Non pas parce que la Voie lactée soit facile à assumer – avec un diamètre de 200 000 années-lumière et plus de 100 millions de trous noirs, dont un super massif en son centre – mais parce qu’Edwin Hubble a découvert que la voisine Andromède n’était pas seulement une nébuleuse proche, mais une autre galaxie.
La découverte de Hubble a été rendue possible par Henrietta Leavitt, dont le travail consistait à mesurer la luminosité des étoiles, une tâche méticuleuse, mais qui n’était pas reconnue par les hommes à la fin du XIXe siècle.
Il y avait les étoiles Céphéides qui émettaient une impulsion lumineuse, comme le phare côtier que je vois au loin. On a alors découvert qu’il y avait 3 galaxies expirales géantes voisines : Andromède, la Voie lactée et la galaxie du Triangle, dans le Groupe dit Local formé par plus de 40 galaxies.
Les astronomes du XXe siècle se demandaient où cela allait finir. La science était un chaudron de paradigmes en chute libre et émergeants.
Dans les années 1970, il a été précisément établi que le Groupe local faisait partie du super-amas de la Vierge qui contient une centaine d’amas de galaxies [1].
Au XXIe siècle, on a vu qu’il serait trop détaillé de concevoir un nombre infini de matriochkas de l’Univers visible, alors qu’en fin de compte, il est à peu près le même partout. La différence reposait sur le mouvement des galaxies. Ensuite, on a défini Laniakea, comprenant 300 à 500 groupements galactiques, qui marchent ensemble dans une direction.
La taille de Laniakea est de 160 Mpc [2], alors que la taille globale de l’Univers Observable est estimée à 28 500 Mpc. À cette échelle, l’Univers est homogène et isotrope, un réseau granulaire indifférencié. [3] A ce niveau, les étoiles contenues sont de 7×1022.
Ma promenade sur la plage est insuffisante pour établir une comparaison avec ce que j’ai autour de moi, car elle devrait maintenant inclure aussi les grains de sable dans les déserts, en plus de toutes les plages de la Terre pour atteindre le chiffre de 7 suivi de 22 zéros. [4]
Au-delà de l’univers observable [5] se trouvent les régions non observables à partir desquelles la lumière n’a pas encore atteint la Terre.
Position de la Terre dans l’univers.jpg
Déjà sur la longue promenade, je continue à marcher, parce que c’est ce que nous, les êtres vivants, faisons, aller et venir. C’est censé être le moteur de l’économie, que nous bougeons, et on dit que c’est la raison pour laquelle nous vivons cette crise profonde qui nous fait rester immobiles.
Tout Laniakea se dirige vers un lieu de grande concentration de galaxies appelé le Grand Attracteur. Ce mouvement ne pourrait s’expliquer que par l’attraction gravitationnelle, mais la masse que l’on peut observer n’est pas assez importante pour exercer ce genre d’attraction. Le phénomène se produit partout, chaque galaxie défie la gravité avec des trajectoires impossibles pour la physique traditionnelle.
En 1933, Fritz Zwicky a proposé l’existence d’une masse invisible qui influençait les vitesses orbitales. Il a été défini comme responsable de la structure du réseau de l’Univers. Pour l’astrophysique moderne, la présence de cette matière très massive est essentielle, et elle a été appelée Matière Noire.[6]
Je regarde dans mon téléphone portable et je trouve que, à 300 kilomètres en ligne droite d’ici se trouve le laboratoire souterrain de Canfranc, dans les Pyrénées aragonaises. Sur la page du LSC, on peut lire :
L’Univers est dominé par la matière non conventionnelle, qui n’émet pas de lumière et qui interagit gravitationnellement avec la matière conventionnelle. La composition de cette matière noire est actuellement un mystère, dont la résolution est l’un des plus importants défis de la cosmologie et de la physique des particules d’aujourd’hui. Il est connu qu’aucune des particules fondamentales connues ne peut composer la matière noire et donc la recherche de celle-ci implique également la recherche de physique au-delà du modèle standard des particules élémentaires. L’une des hypothèses les plus séduisantes est que la matière noire est composée de particules massives à faible interaction, connues sous le nom de WIMP. Le LHC [Grand collisionneur de hadrons, (en anglais : Large Hadron Collider LHC)] du Conseil européen pour la recherche nucléaire CERN et une multitude d’expériences dans des laboratoires du monde entier tentent de détecter ces particules, et de réaliser ainsi ce qui serait une découverte révolutionnaire, jusqu’à présent sans succès. [7]
Aujourd’hui, peut-être demain, pourra-t-on détecter des particules de cette étrange matière ? On va faire attention…
Parmi les denses nuages piégés par les montagnes émerge la gare de Canfranc, figée dans le temps depuis 50 ans. On y trouve l’ancien tunnel du Somport qui relie la France et où se trouve le laboratoire. Le LSC est une autre de ces étranges machines, protégées des radiations cosmiques à une profondeur de 850 mètres du sommet du Mont Tobazo. L’aspect onirique de ce complexe et d’un siècle d’histoire a inspiré les romanciers et les cinéastes.
pixabay
Le problème du mouvement des objets cosmiques ne fait que commencer, car l’Univers tout entier -sans la médiation de l’économie- en plus de se déplacer, s’étend. De nouveaux espaces sont constamment générés. Si cela devait se produire dans notre dimension, les tuiles de la promenade augmenteraient, faisant de mon voyage une expérience épuisante, sans jamais pouvoir atteindre un but. Ce serait quelque chose de très étrange, presque paranormal.
L’expression « croissance exponentielle » est largement utilisée pour désigner la pandémie de covid-19. Mais la véritable croissance exponentielle, c’est ce qui se passe dans l’expansion de l’espace.
Je passe devant un lampadaire et je vois le prochain devant moi, à environ 50 mètres. Si cet espace était soudainement doublé par magie, le prochain lampadaire serait à 100 mètres. Il ne serait plus utile de se promener de manière détendue pour atteindre le prochain lampadaire, il serait temps maintenant d’alléger le rythme. Au prochain doublement, le lampadaire est déjà à 200 mètres, il est temps de courir. Mais que faire si le lampadaire se trouve à la fin de l’Univers ? Il se trouve que je pourrais aller plus vite que la vitesse de la lumière si tout cet espace double. C’est exactement ce qui se passe avec l’expansion de l’Univers, entraînée par l’énergie noire.
L’histoire de cette énergie est brève et énigmatique. Certains physiciens ont commencé à émettre des théories selon lesquelles un composant supplémentaire de notre Univers serait à l’origine de son expansion. Le premier d’entre eux était Albert Einstein avec sa constante cosmologique inconfortable. Puis, en 1970, Alan Guth a proposé qu’un champ de pression négative pouvait conduire à une inflation cosmique dans l’univers pré-primaire. Le terme « énergie noire » a été inventé par Michael Turner en 1998. Cela a abouti au modèle cosmologique actuel ΛCDM (Lambda-Matière noire froide).[8]
En appliquant la formule d’Einstein E=mc2 pour quantifier la matière énergétiquement, on obtient que l’Univers visible est composé de 70% d’énergie noire, 25% de matière noire et 5% de matière et d’énergie baryonique classique.
En revenant de la promenade, le long de l’avenue maritime, deux rangées de lampadaires s’enfoncent dans la nuit. Plus ils sont éloignés, plus leur lumière devient rouge. Mais je suis ici, à cet endroit précis, au centre de l’univers.
Tout ce monde étrange que nous découvrons contient un être intelligent en constante transformation. L’évolution, qui tend toujours à générer des formes plus complexes, a produit l’être humain et maintenant nous levons les yeux pour voir l’évolution. Nous ignorons ce que nous connaîtrons dans 10 ans, ainsi que les nouvelles questions que nous nous poserons… ce sera sûrement exponentiel. Je comprends alors que l’Univers acquiert un sens parce qu’il génère des êtres capables de l’observer. Quel sens aurait un Univers non conscient de lui-même ?
Notes
[1] Un amas galactique est une superstructure cosmique composée de milliers de galaxies.
[2] Megaparsec (Mpc). Unité de distance équivalente à environ 3,26 millions d’années-lumière. Un mégaparsec est un million de parsecs (3,26 années-lumière).
[3] Le principe cosmologique est une hypothèse fondamentale de la cosmologie moderne, basée sur un nombre croissant d’indices observables. Il indique qu’à des échelles spatiales suffisamment grandes, l’Univers est isotrope et homogène.
[4] Cette affirmation vient de l’astronome états-unien Carl Sagan.
[5] « L’univers observable ou local n’est qu’une petite partie de l’univers total que nous pouvons détecter. Ayant une géométrie plate, l’on a supposé qu’au moins l’Univers total est beaucoup plus grand ». Greene, Brian. La réalité cachée : Les univers parallèles et les lois du cosmos, Grupo Planeta (GBS). 2011
[6] La matière noire froide n’est pas de l’énergie noire, de la matière ordinaire (baryonique) ou des neutrinos. Son nom fait référence au fait qu’elle n’émet aucun type de rayonnement électromagnétique (comme la lumière). Elle n’interagit pas avec la matière ordinaire, sauf par le biais de la gravité.
[7] https://lsc-canfranc.es/materia-oscura/
[8] ΛCDM représente le modèle de concordance du Big Bang qui explique les observations cosmiques du rayonnement de fond des micro-ondes, ainsi que la structure à grande échelle de l’univers et les observations faites des supernovas. Aujourd’hui, c’est l’explication de l’accélération de l’expansion de l’Univers qui est en accord avec les observations.
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Série Machines à voyager dans le temps
Machines à voyager dans le temps IV : Décalages dans le temps
Machines à voyager dans le temps V : la cosmovision définitive
