L’univers s’accélère toujours — deux Prix Nobel ont dû le prouver une seconde fois

L’énergie noire est la chose la plus étrange que nous ayons jamais confirmée exister. Elle remplit tout l’espace, éloigne les galaxies de plus en plus vite, et personne ne peut dire ce qu’elle est. Ce que les astronomes savent, avec une confiance croissante depuis près de trente ans, c’est qu’elle doit être là — parce que l’univers est en accélération. Lorsqu’une équipe de l’Université Yonsei en Corée du Sud a contesté cette conclusion dans un article évalué par les pairs, les scientifiques qui l’ont prouvée la première fois sont retournés aux données.

Ils viennent de publier leur réponse dans la même revue qui avait publié la contestation initiale. L’univers est toujours en accélération. Le prix Nobel reste justifié. Le mystère, cependant, est aussi profond qu’il ne l’a jamais été.

L’énergie noire est si centrale à la cosmologie moderne qu’elle est intégrée au modèle standard de l’univers — les équations qui décrivent tout, du Big Bang au destin de chaque galaxie. Si l’univers décélérait, ce modèle nécessiterait une révision fondamentale. L’étude de Yonsei affirmait précisément cela : l’univers serait déjà entré dans une phase de ralentissement de l’expansion, et l’énergie noire s’affaiblirait plus rapidement que tout modèle ne le prévoyait. La revendication était extraordinaire, et la réponse le fut aussi.

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Un thermomètre cosmique

L’instrument au centre de ce débat est un type d’explosion stellaire appelé supernova de type Ia. Ces événements se produisent lorsqu’une naine blanche dans un système binaire attire trop de masse de son compagnon et s’enflamme dans une détonation thermonucléaire incontrôlée — un éclair de lumière qui éclipse brièvement une galaxie entière. Remarquablement, ces explosions sont suffisamment constantes en luminosité pour servir de ce que les astronomes appellent une chandelle standard : si vous connaissez la luminosité réelle d’un objet, son atténuation apparente vous indique exactement sa distance.

Trois physiciens — Adam Riess, Brian Schmidt et Saul Perlmutter — ont utilisé cette méthode pour mesurer la vitesse à laquelle les galaxies lointaines s’éloignaient. Ce qu’ils ont découvert a bouleversé la cosmologie : les galaxies ne s’éloignaient pas simplement ; elles s’éloignaient plus vite qu’avant. L’expansion de l’univers était en accélération, entraînée par une force invisible qu’ils ont appelée énergie noire. Cette découverte a valu aux trois le prix Nobel de physique.

L’équipe de Yonsei a utilisé le même instrument — plus de trois cents supernovas de type Ia — pour parvenir à la conclusion opposée. Leur analyse soutenait qu’une fois corrigé le « biais d’âge » (l’idée que différentes populations stellaires produisent des supernovas légèrement différentes), la signature de l’accélération disparaît. Si cela était correct, l’énergie noire ne serait pas une caractéristique fixe du cosmos mais une caractéristique en déclin, déjà en retrait.

Là où la contestation a échoué

Dr. Phil Wiseman de l’Université de Southampton a dirigé l’équipe de réfutation, travaillant aux côtés des deux lauréats du prix Nobel. Leur analyse a identifié deux erreurs spécifiques dans la méthodologie de Yonsei.

La première était une confusion d’âge. L’étude coréenne utilisait l’âge de la galaxie hôte comme proxy pour l’âge de la supernova individuelle qu’elle contient — une substitution qui ne tient pas. Les galaxies contiennent des étoiles d’âges très différents, et la supernova qui explose aujourd’hui peut provenir d’un système stellaire des milliards d’années plus vieux ou plus jeune que la moyenne de la galaxie. Utiliser l’âge de la galaxie comme substitut de l’âge de la supernova fausse systématiquement l’analyse.

La seconde erreur était l’omission d’une correction de masse de la galaxie hôte — une étape standard en cosmologie moderne des supernovas. La luminosité d’une supernova de type Ia varie subtilement selon la masse de la galaxie dans laquelle elle se produit, et cette correction est appliquée en routine depuis des années. Son absence a introduit un biais systématique dans les mesures de distance de l’équipe coréenne, précisément les mesures qui sous-tendent toute affirmation sur l’histoire de l’expansion.

« Les mesures précédentes et bien acceptées étaient en fait correctes », a déclaré Wiseman, « et notre compréhension actuelle du destin de l’univers reste robuste. »

Le professeur Sullivan, co-auteur, a noté que remettre en question les idées établies reste essentiel au progrès scientifique — et que cette contestation, bien qu’incorrecte, a incité la communauté à examiner l’astrophysique des supernovas et la méthodologie cosmologique avec une précision renouvelée. Un débat scientifique qui s’est terminé avec la réponse originale inchangée a néanmoins fait avancer le domaine.

Ce que la confirmation ne règle pas

La réfutation confirme l’accélération cosmique. Elle n’explique pas ce qui la produit.

L’énergie noire constitue environ 70 % de l’énergie totale de l’univers, pourtant elle ne produit aucune lumière, aucune particule détectable, et aucun signal direct au-delà de l’empreinte gravitationnelle qu’elle laisse sur le taux de croissance de l’univers. Son existence est inférée uniquement à partir de ce qu’elle fait — et ce qu’elle fait, c’est pousser. Chaque méthode qui a mesuré l’expansion cosmique, des supernovas de type Ia au fond diffus cosmologique en passant par les oscillations acoustiques des baryons et les sirènes d’ondes gravitationnelles, donne le même résultat : l’univers non seulement s’étend, mais il s’étend plus vite qu’avant.

Ce qu’aucune de ces méthodes n’a tranché, c’est de savoir si l’énergie noire est fixe — une constante cosmologique qu’Einstein a introduite puis qualifiée de sa plus grande erreur — ou si elle est dynamique, un champ en évolution qui pourrait se comporter différemment à l’avenir qu’aujourd’hui. Cette distinction importe car le destin de l’univers en dépend. Une énergie noire fixe produit un univers qui s’étend pour toujours à un rythme accéléré, devenant plus froid et plus vide sur des billions d’années. Une énergie noire évolutive introduit la possibilité de résultats bien plus étranges.

Les premiers résultats du relevé DESI ont laissé entrevoir une possible évolution de l’énergie noire, bien que la signification statistique ne soit pas assez élevée pour être concluante. L’équipe de Wiseman est explicite sur les limites de leur découverte : ce qu’ils ont réfuté, c’est l’affirmation spécifique selon laquelle l’accélération aurait déjà cessé. La question de savoir si l’énergie noire elle-même change avec le temps reste ouverte et active.

Questions fréquentes sur l’énergie noire

Qu’est-ce que l’énergie noire ?

L’énergie noire est le nom donné à ce qui provoque l’accélération de l’expansion de l’univers. Elle se comporte comme une force répulsive uniformément répartie dans l’espace et n’interagit ni avec la matière ordinaire ni avec la lumière — ce qui la rend invisible à tous les instruments que nous avons construits. Bien qu’elle représente environ 70 % de l’énergie totale de l’univers, elle n’a jamais été détectée directement. Son existence est inférée uniquement à partir du taux d’expansion de l’univers mesuré via les supernovas, les relevés de galaxies et le fond diffus cosmologique.

Comment savons-nous que l’univers est en accélération ?

En comparant la vitesse à laquelle les supernovas lointaines s’éloignent par rapport à celles proches. Dans un univers en décélération, les explosions très lointaines sembleraient s’éloigner plus vite que prévu par rapport à leur luminosité. Au lieu de cela, elles paraissent plus faibles — ce qui signifie qu’elles sont plus loin que la décélération ne le prédirait, ce qui implique que l’expansion s’est accélérée avec le temps. Cette signature a été confirmée par plusieurs méthodes d’observation indépendantes, chacune utilisant une physique différente.

L’énergie noire pourrait-elle changer avec le temps ?

Peut-être. Le modèle le plus simple traite l’énergie noire comme une constante cosmologique — fixe, uniforme et permanente. Mais les premiers résultats du relevé DESI et de certaines compilations de supernovas ont laissé entrevoir des écarts possibles. La question est véritablement ouverte. Cette réfutation confirme que l’accélération n’a pas cessé ; elle ne résout pas la question de savoir si la force de l’énergie noire est constante.

Cela résout-il la tension de Hubble ?

Non. La tension de Hubble — le désaccord persistant entre différentes méthodes de mesure du taux d’expansion actuel de l’univers — est un problème distinct et non résolu. Cette réfutation ne porte que sur la question de savoir si l’univers est toujours en accélération, et non sur le taux précis auquel il le fait.

Le télescope spatial Nancy Grace Roman, lancé quelques jours avant la publication de cette réfutation, devrait fournir la plus grande enquête de supernovas de l’histoire au cours de sa mission de cinq ans. Combiné aux données de lentillage faible d’Euclid et aux cartes de galaxies de DESI, les observations de Roman devraient considérablement réduire l’éventail des modèles possibles d’énergie noire — et soit confirmer la constante cosmologique, soit forcer une révision que personne n’a encore prédite.

Référence : Wiseman et al., « Still accelerating: type Ia supernova cosmology is robust to host galaxy age evolution, » Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2026; 549(3). DOI: 10.1093/mnras/stag797

Étiquettes: astronomy, dark energy, Adam Riess, Brian Schmidt, cosmic acceleration, Nobel Prize

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