L'Univers est-il en expansion?

Depuis que la théorie de la relativité générale d'Einstein a été appliquée à ce que l'on sait de l'univers dans son ensemble, on soupçonne que l'univers était en expansion. Quand Edwin Hubble et Milton Humason ont découvert dans les années 1920 que pratiquement toutes les galaxies dans le ciel s'éloignaient à grande vitesse, cela a renforcé la suspicion que l'univers se développait rapidement. Pourtant, ce n’est qu’en 2000 que des preuves décisives ont finalement été trouvées en faveur de l’expansion de l’univers, sous la forme de vastes enquêtes redshift d’objets très lointains.

L'univers en expansion est souvent cité comme la découverte la plus significative de la cosmologie moderne. À l'époque d'Einstein, la théorie de l'état d'équilibre était prédominante et stipulait que l'univers restait équilibré à la même taille. Einstein, dont les équations prédisaient l'expansion ou la contraction universelles mais non la stase, introduisit artificiellement une variable stabilisante dans ses équations, appelée "constante cosmologique". Après avoir réalisé à partir des observations de Hubble que l'univers était probablement en expansion, il a plus tard qualifié cela de "sa plus grande gaffe".

Le phénomène qui a conduit les cosmologues et les astronomes à prédire un univers en expansion était l'analyse de Redshift par Hubble. À l'aide de l'observatoire du mont Wilson, qui était à l'époque le meilleur télescope au monde, Hubble observait des galaxies lointaines et les voyait paraître progressivement redd. Il regarda plus loin dans l'espace et, par extension, plus loin dans le temps, car la lumière met plusieurs milliards d'années pour voyager de ces galaxies à la Terre. Parce que le facteur de rougeur était si bien corrélé avec l’augmentation de la distance, Hubble soupçonnait qu’il s’agissait d’un phénomène fiable ayant une cause physique.

La cause a été déterminée comme suit: à mesure que l’univers se dilate, l’espace sous-jacent augmente en volume, mais la lumière qui le traverse reste la même. L'espace en expansion étend la longueur d'onde de la lumière, la rendant plus longue et donc plus rouge. Une analogie parfois utilisée est celle des points à la surface d'un ballon en expansion. Dessinez un motif de vague sur un ballon et notez à quel point la vague s’étire et s’allonge pendant que vous le gonflez. C’est le même principe qui sous-tend le phénomène de redshift.

En 1998, on a découvert non seulement que l’univers était en expansion, mais qu’il était probablement en expansion à un rythme accéléré. La raison physique de cela est liée à une mystérieuse "énergie noire", ainsi nommée parce que nous en savons à peine quelque chose.