L’expansion de l’Univers est-elle infinie ?, est un documentaire de Arte (0h52) qui se penche sur la théorie de l'expansion, en revenant sur les grandes découvertes de l'astronomie, dont l'hypothèse de la composante majeure de l'Univers, l'énergie noire ou sombre.

En cosmologie, l'expansion de l'Univers est le nom du phénomène qui voit à grande échelle les galaxies s'éloigner les unes des autres.
Du point de vue observationnel, l'expansion se traduit par une augmentation de la longueur d'onde de la lumière émise par les galaxies, c'est le phénomène de décalage vers le rouge. La découverte de ce décalage vers le rouge est attribuée à l'astronome américain Edwin Hubble en 1929, bien qu'il ait été implicitement mis en évidence 15 ans plus tôt par Vesto Slipher et prédit, voire mesuré, par Georges Lemaître à la fin des années 1920.

L'interprétation physique correcte de ce décalage vers le rouge est donnée par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, qui permet de décrire la dynamique de l'Univers. L'expansion de l'Univers est de fait une vérification remarquable de la relativité générale, même si, de façon quelque peu surprenante, Albert Einstein lui-même n'y a pas adhéré initialement.

Du point de vue théorique, l'expansion de l'Univers est contenue dans les modèles issus de la relativité générale décrivant l'Univers dans son ensemble, soumis à des forces imposées par les différentes formes de matière qui le composent, et qui ne peut demeurer statique : soit il est mû par une force centrifuge qui le fait s'étendre, consécutivement au Big Bang, soit, dépourvu d'une telle force, ses forces centripètes de gravitation le font se ramasser et c'est le Big Crunch.
De telles constructions sont appelées de façon naturelle modèles cosmologiques. Les équations qui décrivent l'expansion de l'Univers dépendent des propriétés de la ou des formes de matière qui emplissent l'Univers. Elles s'appellent équations de Friedmann.

Les observations permettent non seulement de connaitre le taux d'expansion actuel de l'Univers (la constante de Hubble à l'instant présent), mais aussi celui de l'Univers par le passé, fournissant ainsi indirectement des informations sur les formes de matière qui emplissent l'Univers.

Cependant, en 1998, deux équipes d'astronomes du Supernova Cosmology Project et du High-Z supernovae search team, respectivement dirigés par Saul Perlmutter et Brian P. Schmidt, sont parvenues au résultat inattendu que l'expansion de l'Univers semblait s'accélérer. Ce résultat est surprenant car il n'existe aucune théorie pour l'interpréter. Il implique en effet l'existence d'une forme inconnue de matière dont la pression serait négative, avec un comportement répulsif et non pas attractif vis-à-vis de la gravitation.

Cette forme hypothétique et inhabituelle de matière, de nature inconnue, communément appelée énergie noire/sombre ou parfois constante cosmologique, représente à l'heure actuelle un des problèmes non résolus de la cosmologie moderne.
En 2011, le Prix Nobel de physique est attribué à S.Perlmutter, B.P.Schmidt et A.G.Riess, pour cette découverte.

- Voir aussi :

DU BIG BANG AU VIVANT

BIG BANG - BIG CRUNCH - BIG FREEZE - BIG RIP : Notre galaxie survivra-t-elle ?

AU CŒUR DE LA VOIE LACTÉE, NOTRE GALAXIE - Nuit des étoiles 2011 Arte

MATIÈRE NOIRE ET ÉNERGIE SOMBRE

L'UNIVERS INVISIBLE : Énergie noire

TÉLESCOPE HUBBLE : Un œil sur la galaxie