« Je veux me tenir aussi près du bord que possible sans le dépasser. Sur le bord, on voit toutes sortes de choses qu’on ne peut pas voir depuis le centre. » -Kurt Vonnegut
Chaque petit bout de temps qui passe soulève de plus en plus de questions pour chacun d’entre nous. Pourquoi ne pas donner à chacun une chance d’obtenir une réponse à ses plus grandes questions ? Chaque semaine, je vous encourage à envoyer vos questions et suggestions, et je choisirai une question intrigante à présenter au monde entier. Cette semaine, l’honneur revient à Eric Vincent, qui demande:
Où est le centre ? Depuis quelque temps, étant donné la disposition de la matière, je refuse de croire à un seul big bang à l’origine de l’univers. L’article part du principe que la planète terre est le centre de l’univers. N’est-il pas tout aussi probable que la gravité s’exerce tout le temps et que plusieurs endroits de l’univers ont suffisamment de matière pour se rapprocher d’un centre, sans qu’il soit nécessaire de créer un terme qui n’a actuellement aucune preuve (énergie sombre). Je ne suis certainement pas un expert dans le domaine, donc j’aimerais entendre si et pourquoi j’ai tort.
Il y a beaucoup d’idées fausses que les gens ont quand il s’agit de l’expansion de l’Univers, du Big Bang, de l’énergie noire et de l’idée d’un « centre ». Voyons ce que nous pouvons faire pour aider à clarifier les choses !
Je veux que vous commenciez par penser à notre planète – à la Terre – et au voyage qu’elle effectue dans l’espace. L’image ci-dessus a été prise sur une période de 24 heures par le vaisseau spatial Messenger en 2005, alors qu’il passait près de notre monde en route vers Mercure. Je veux que vous pensiez à la Terre parce que – il y a seulement quelques vies humaines – il y avait un grand nombre de personnes qui pensaient que la Terre était immobile dans l’espace, au centre de l’Univers, et qu’elle ne tournait pas ni n’était en orbite autour de notre Soleil.
Nous avons parcouru un long chemin depuis lors.
Non seulement la Terre n’est pas le centre, et n’est pas stationnaire, mais rien non plus dans notre système solaire. La Terre et les autres planètes – ainsi que le Soleil, d’ailleurs – gravitent autour de leur centre de masse mutuel, et non autour d’un point fixe particulier. Ce centre de masse vole ensuite dans l’espace, se déplaçant dans la galaxie selon une orbite qui ressemble un peu à certaines vidéos suspectes que vous avez pu voir.
Au contraire, tout notre système solaire reste dans un plan constant, avec le nuage d’Oort comme un ellipsoïde clairsemé autour de lui, tandis que nous nous déplaçons autour du centre de la Voie lactée dans une ellipse géante.
Mais ce n’est pas tout ! La Voie lactée elle-même n’est pas immobile, et même son centre ne l’est pas non plus. En effet, non seulement notre galaxie tourne, mais elle se déplace également dans l’espace. Il existe des sources gravitationnelles tout autour de nous :
- D’autres galaxies, petites et grandes,
- Des groupes et des amas de galaxies,
- Des filaments intergalactiques de gaz et de matière noire,
- Et des vides cosmiques qui repoussent relativement les amas gravitationnels comme le nôtre.
Dans notre propre voisinage local, non seulement la Voie lactée, mais toutes les galaxies, groupes et amas se déplacent les uns par rapport aux autres.
Mais ce qui est encore plus important que cela, ce ne sont pas ces mouvements locaux, mais plutôt un mouvement cosmique.
C’est l’observation que, aux plus grandes échelles, les galaxies ne se déplacent pas simplement sous l’influence de la gravitation, mais plutôt qu’il y a une expansion cosmique globale qui affecte tout dans l’Univers. La façon dont cela fonctionne n’est pas intuitive pour la plupart des gens. Lorsque nous pensons à l’expansion de quelque chose, nous avons tendance à penser à quelque chose comme une explosion, où tous les morceaux s’éloignent les uns des autres. Nous avons beaucoup d’événements explosifs de ce type dans l’espace, comme une explosion de supernova (de type II) qui recycle le combustible nucléaire brûlé d’une étoile dans le milieu interstellaire.
Bien sûr, tous les différents morceaux s’éloignent les uns des autres, mais c’est parce que c’est dû à une explosion, et non parce que l’espace lui-même est en expansion. Ce que je vous dis, c’est que si cela est lié d’une manière ou d’une autre à votre image du « Big Bang » ou de « l’Univers en expansion », vous devez vous sortir cela de la tête immédiatement.
A la place, je veux que vous pensiez à l’espace lui-même comme à la surface d’un ballon. Pas le « ceci est un ballon dans l’espace » tridimensionnel, mais la surface bidimensionnelle du ballon lui-même. Et je veux que vous imaginiez que des pièces de monnaie sont collées sur cette surface. Ce ballon va se dilater – et je me fiche de savoir si c’est parce qu’il est gonflé ou si la surface est simplement étirée – mais je veux que vous considériez chaque pièce de monnaie comme une galaxie, ou dans notre cas, un observateur.
Du point de vue de n’importe quelle galaxie, toutes les autres galaxies s’éloignent de vous. Celles qui sont plus éloignées semblent s’éloigner plus rapidement, tandis que celles qui sont plus proches de vous semblent s’éloigner moins vite.
Mais regardez cela du point de vue de n’importe quelle galaxie, et vous trouverez exactement la même chose. Dans le contexte de la relativité générale dans un Univers en expansion, non seulement il n’y a pas de centre, mais il n’y a pas d’observateur privilégié, il n’y a pas de galaxie » privilégiée « , et il n’y a rien vers quoi » tirer » en ce qui concerne la gravitation.
Il y a cependant une course globale qui se produit et qui régit l’expansion.
C’est une course entre la gravitation et l’expansion, une course qui a commencé au Big Bang, ou au moment où l’Univers a pu commencer à être décrit par un état d’expansion chaud et dense, où le taux d’expansion a chuté et l’Univers s’est refroidi au fil du temps.
Le Big Bang n’était pas une explosion qui avait un centre, ni un endroit unique qui pourrait être décrit comme l’origine de notre Univers observable. Au contraire, d’après ce que nous pouvons dire, l’espace s’est rempli de matière et de rayonnement à l’état chaud d’un seul coup, partout, et c’est ce que nous appelons le Big Bang.
Pour ce qui est de la façon dont l’Univers s’étend, cela est régi par ce qu’il contient, et différentes régions contiennent des quantités différentes de choses. C’est pourquoi, dans l’Univers primitif, on observe des fluctuations dans le fond diffus cosmologique.
Ces « points chauds » (en rouge) et « points froids » (en bleu) correspondent à des endroits qui ont légèrement moins ou plus de matière que la moyenne. Ceux qui ont plus de matière vont se développer en galaxies, groupes ou même amas de galaxies, tandis que ceux qui en ont moins que la moyenne ne le feront pas, les plus grandes régions sous-denses abandonnant toute leur matière et devenant de grands vides cosmiques.
Les plus grandes régions surdenses peuvent vaincre l’expansion localement, formant des régions plusieurs milliers de fois la masse de notre Voie lactée. Mais aux plus grandes échelles, non seulement l’expansion gagne, mais elle en vient à être dominée non pas par la matière ou le rayonnement, mais par l’énergie sombre, ce qui est la seule façon d’expliquer le taux d’expansion observé aujourd’hui dans le contexte de la relativité générale.
Donc pour récapituler : le Big Bang s’est produit partout dans notre Univers en même temps, tous les endroits subissent l’expansion à peu près de la même manière, les imperfections de la densité sont ce qui conduit aux galaxies, aux groupes et aux amas de galaxies ainsi qu’aux vides cosmiques, et l’énergie sombre s’est révélée à nous à travers le taux d’expansion accéléré de l’Univers.
Eric n’est pas le seul à poser des questions de ce genre, mais j’espère que cette réponse complète en prend soin pour tous ceux qui sont curieux à ce sujet, et que vous comprenez un peu mieux l’expansion de l’Univers, le Big Bang et comment nous sommes nés. Bien sûr, si vous avez encore des questions et des suggestions pour le Ask Ethan de la semaine prochaine, n’hésitez pas à les envoyer ! On ne sait jamais, la prochaine réponse pourrait être exactement ce dont vous aviez besoin !
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