Et l’énergie noire, alors ?

08.04.2014 | par Richard Taillet | Astro

Dans le dernier billet, j'avais abordé la pertinence de la comparaison entre le problème de la matière noire et celui de l'éther, jusqu'au début du XXe siècle. Il a été suggéré par un lecteur que la cosmologie faisait intervenir non pas une, mais deux notions soulevant des interrogations épistémologiques similaires : la matière noire et l'énergie noire. Je voudrais préciser ici pourquoi, à mon avis, ce n'est pas le cas, et en quoi ces deux questions sont radicalement différentes.

On appelle « problème de la matière noire » le fait qu'une grande quantité de masse semble présente dans l'Univers, sous une forme que l'on ne voit pas directement, mais qui exerce une influence gravitationnelle attractive importante sur son entourage. Un des effets de la matière noire est de ralentir l'expansion de l'Univers et de faciliter la formation de grandes structures (amas de galaxies). On appelle « énergie noire » une autre composante ayant au contraire pour effet d'accélérer l'expansion de l'Univers. Le terme « énergie noire » ne donne pas une idée très claire de ce dont il s'agit : d'une part il laisse penser qu'il s'agit d'énergie « pure », ce qui n'a pas de sens, l'énergie en physique est une propriété des systèmes physiques. D'autre part l'énergie n'est pas la seule caractérisation de cette composante cosmologique. On aurait pu l'appeler « traction noir » (je ne milite absolument pas pour ce mot moche), pour évoquer le fait qu'elle se comporte comme un fluide de pression négative, une situation que l'on peut rencontrer lorsqu'on étire de l'eau dans des conditions bien contrôlées.

L'énergie noire est aujourd'hui introduite en cosmologie pour expliquer un seul fait d'observation : l'expansion de l'Univers est accélérée. Elle avait été considérée par Albert Einstein, lorsqu'il avait étudié les conséquences de sa théorie de la relativité générale sur l'évolution de l'Univers considéré dans son ensemble, sous la forme d'une constante cosmologique : un terme constant dans les équations de la relativité générale, une constante physique dont la valeur numérique resterait à mesurer, au même titre que la vitesse de la lumière ou la constante de Planck. Sous la forme usuelllement utilisée, elle a la dimension d'une énergie par unité de volume, ce qui explique en partie le terme « énergie noire ». Cette hypothèse reste aujourd'hui valide et l'accélération de l'expansion cosmologique observée permet de déterminer cette valeur numérique : on trouve environ  1 nanojoule par mètre cube. En toute rigueur, il n'y a pas plus de difficulté que ça avec l'énergie noire. Les choses se compliquent si on veut interpréter ou expliquer cette valeur. Par exemple, d'après la théorie quantique des champs, théorie qui permet d'expliquer de nombreux phénomènes, en particulier dans le domaine des hautes énergies, au vide doit être associée une densité d'énergie, dont la valeur devrait être énoooormément d'ordres de grandeur plus importante que celle mesurée par les cosmologues pour l'énergie noire. Ce problème de non concordance des échelles est un problème théorique qui ne remet pas en cause le fait que l'accélération de l'expansion pourrait être due à une constante présente dans les équations de la relativité générale. Du point de vue de la cosmologie, la question qui se pose aujourd'hui est de savoir comment a évolué cette énergie noire au cours de l'histoire de l'Univers. En d'autres termes, peut-on mettre en évidence le fait que ce serait quelque chose de plus complexe qu'une constante ?

La question de la matière noire, en revanche, est beaucoup plus riche. D'une part, l'hypothèse qu'elle soit composée de particules d'un type nouveau est apparue naturellement dans la seconde moitié du XXeme siècle et on dispose aujourd'hui de nombreux candidats dont la prédiction n'est pas reliée à des considérations cosmologiques. D'autre part, on arrive à mesurer la répartition spatiale de cette matière noire dans l'Univers et à étudier sa dynamique, la manière dont elle s'effondre sous son propre poids, les structures qu'elle forme et celles dont elle facilite la formation. Enfin, il existe au moins trois pistes indépendantes qui mènent à des conclusions très similaires sur les propriétés de la matière noire : l'étude de la cosmologie (formation des grandes structures et nucléosynthèse primordiale), l'étude des rotations des galaxies et de la dynamique de la plupart des grands objets astrophysiques, les cartes de cisaillement gravitationnel des amas de galaxies qui permettent de sonder directement le champ gravitationnel de ces structures.

C'est cette richesse qui permet de rapprocher le problème de la matière noire de celui de l'éther plus d'un siècle plus tôt, ce qui à mon avis n'est pas le cas pour l'énergie noire.


11 commentaires pour “Et l’énergie noire, alors ?”

  1. François Longpré Répondre | Permalink

    Bonsoir! Vraiment très interresant, car lorsque vous parlez de l'énergie noir dont la valeur est d'environ 1 nano joule/m3, mes équations me donne 8,38 x 10 -10 joule / m3
    d'espace et c'est une constante que je retrouve en gravitation.

  2. patricedusud Répondre | Permalink

    Merci pour cette clarification.
    Il n'empêche que la matière noire reste à ce jour une hypothèse dont aucune preuve de l'existence n'a été découverte malgré les énoooooormes dispositifs la chasse au WIMPS est toujours ouverte.
    Un peu de pub pour Richard Taillet
    Son interview du 17 avril 2012 sur Youtube
    https://www.youtube.com/watch?v=CAocQ34LVVs#t=93

    • Richard Taillet Répondre | Permalink

      Tout à fait, et que les choses soit bien claire : je n'essaie pas de dire qu'on est sûr que la matière noire existe ni même qu'on est sur la bonne piste. C'est un énorme problème épistémologique et scientifique, c'est absolument clair ! (merci pour la pub ! 🙂 )

  3. Énergie noire, pression négative et serpillière | Scilogs.fr :Signal sur bruit Répondre | Permalink

    [...] Lorsqu'en 1998, plusieurs équipes ont clairement mis en évidence que l'expansion de l'Univers était accélérée, il a fallu envisager que celui-ci contienne une composante dont la pression est négative. C'est l'énergie noire, dont la nature échappe encore presque totalement aux cosmologistes, non pas parce qu'une pression négative serait un concept exotique, mais parce qu'on ne connaît pas de candidat naturel à l'échelle de l'univers (voir ici). [...]

  4. François Longpré Répondre | Permalink

    Bonjour. J'ai publié chez Lulu.com « Hypothèse de la densité linéaire en gravitation »
    Livre dans lequel j'ai puisé les commentaires que j'ai déjà émis sur ce site. Il est vendu $20 canadien. J'y explique ma démarche, fondée sur un principe d'équivalence,
    qui m'a conduis à prétendre plusieurs choses dont celle-ci, que la constante de la gravitation G en cache une autre plus fondamentale.Bonne lecture

    • Richard Taillet Répondre | Permalink

      Bonjour François Longpré,

      Je ferme les yeux sur l'utilisation de cet espace pour faire la promotion de votre ouvrage (moi aussi, moi aussi j'ai des livres troooop bien à vendre ! 😉 ). En revanche, je ne peux m'empêcher d'être étonné de votre démarche : tous les scientifiques que je connais publient leurs théories dans des revues à comité de lecture, ce qui garantit que des spécialistes les auront validées, et non dans des ouvrages publiés chez lulu.com ou ailleurs. Perso, je n'achèterai pas votre livre, mais so la théorie que vous proposez passe l'étape d'un comité de lecture dans une revue internationale, pourquoi pas.

      Cordialement,

      Richard Taillet.

  5. François Longpré Répondre | Permalink

    Bonsoir.M. Taillet Écoutez, vous pouvez, sans me vexer, retirer ma promotion. Le but était de vous montrez que j'ai en main quelque chose qui, je l'espérais, aurais piqué votre curiosité, car je ne peu expliquer, sur ce site, toute une démarche.
    Bien à vous
    François Longpré

    • Richard Taillet Répondre | Permalink

      Bonjour,

      L'aspect promotion n'est pas le point central de ma réponse, et je vous le redemande : pourquoi ne pas avoir soumis votre travail à une revue à comité de lecture plutôt que le publier dans un livre ?

      Bonne journée,

      Richard.

  6. François Longpré Répondre | Permalink

    Bonsoir M.Taillet.
    Voici, d'abord j'ai une formation de technicien (instrumentation & contrôle). J'ai déjà soumis mon travail à deux professeurs de physique de l'Université de Montréal. L'un l'a trouvé intéressant et le second, qui l'avait plus ou moins lu, à ses dire, y voyait des coïncidences, en fait quatre.Selon moi se sont des concordances. Celui-ci m'a quand même dirigé vers un site afin de le rendre public.
    J'en suis à le traduire.
    Bien à vous et Bonne Journée
    François Longpré

  7. Richard Taillet Répondre | Permalink

    Bonjour M. Longpré,
    Encore une fois (et la dernière pour moi ici), il ne s'agit pas d'une revue à comité de lecture. La plupart des enseignants de physique reçoivent régulièrement des documents synthétisant des « nouvelles théories » venant de personnes qui ont précisément la formation que vous indiquez (à ce propos, je vous conseille vraiment la lecture d'« Altersciences » de M. Moatti), et qui finalement sont basées sur des incompréhensions profondes. Pour ma part, je refuse maintenant de m'y intéresser avant que la personne m'ait montré qu'elle maîtrisait ne serait-ce que les faits expérimentaux qu'elle essaie d'« expliquer ». Ceci prend énormément de temps, et je suis de moins en moins enclin à accepter de le faire, n'ayant jamais (jamais !) été surpris favorablement par le résultat.

    Je ne suis pas en train d'écrire que c'est votre cas, je n'en sais rien, mais justement : il existe une procédure bien établie pour régler la question, c'est la soumission à un journal à comité de lecture, qui constituera une première validation de votre travail et lui ouvrira les portes d'un lectorat plus à même de l'apprécier que la publication dans un livre (honnêtement, je ne pense pas que beaucoup de physiciens professionnels achèteront votre livre et raisonneront autrement que moi).

    Bon courage !

    Cordialement,

    Richard Taillet.

  8. François Longpré Répondre | Permalink

    Bonjour M.Taillet.
    Je vais suivre votre bon conseil et soumettre mon hypothèse à un comité de lecture.
    Merci et bonne journée
    François Longpré

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