Qu'est-ce que l'énergie noire, ou énergie sombre, qui accélère l'expansion de l'Univers ?

Elle constitue l'essentiel du contenu de l'Univers et accélère son expansion… "Quelle est la nature de l’énergie sombre, ou énergie noire ?", nous demande un lecteur sur notre page Facebook. C'est notre question de la semaine.

"Quelle est la nature de l’énergie sombre qui conduit l’accélération cosmique ?", nous demande Cristina Barrella Penna sur notre page Facebook. C'est notre question de lecteur de la semaine. Pour y répondre, nous vous proposons de (re)découvrir en intégralité ci-dessous notre article "L'énergie noire, obscur moteur du cosmos" issu du magazine Les Indispensables de Sciences et Avenir n°209 (daté avril/ juin 2022).

L'énergie sombre agit sur l'expansion cosmique, une idée qui remonte à 1998

Chaque centimètre cube de vide contient, du simple fait d’exister, une certaine quantité d’énergie, propre à l’espace lui-même. Du moins est-ce ce que postule le modèle standard actuel de la cosmologie. Une énergie, certes, très, très faible : un kilomètre cube d’espace vide n’en contient pas tout à fait assez pour faire bouillir une goutte de pluie… Mais pour paraphraser l’écrivain britannique Douglas Adams, auteur du Guide du voyageur galactique, "l’espace, c’est grand", assez grand pour que cette énergie, uniformément présente dans son immense volume, représente un peu plus du double de l’énergie contenue dans la matière, qu’elle soit noire ou ordinaire. L’effet de cette énergie dite "sombre" – pour la seule raison qu’on en ignore la nature – est d’accélérer l’expansion cosmique.

Cette étrange idée s'est imposée en 1998, lorsque deux équipes, dirigées respectivement par l'Australien Brian Schmidt et l'Américain Saul Perlmutter, annoncèrent que des supernovæ qui avaient explosé il y a près de 8 milliards d'années apparaissaient moins brillantes et donc plus lointaines que prévu. Jusque-là, les astronomes étaient persuadés que l'expansion de l'Univers n'avait cessé de ralentir depuis le Big Bang, du fait de l'attraction gravitationnelle qu'exercent les galaxies les unes sur les autres - de même qu'un objet qu'on lance vers le haut perd de la vitesse à mesure qu'il s'éloigne de la Terre.

Attraction gravitationnelle contre gravité répulsive

Or, les études sur les supernovæ semblaient[...]

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