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    Une nouvelle science est née : l'exocosmologie  
    Mathieu Grousson - Science & Vie, no. 1134 - 2012-03-01      
    Une nouvelle science est née : l'exocosmologie  
    La cosmologie des autres univers avait déjà ses théoriciens ; elle a maintenant ses expérimentateurs. Et change donc de statut.  
   

Il y a vingt ans, s'aventurer au-delà du cosmos ne s'envisageait pas

 
    En ce début de XXIe siècle, les astronomes ont déjà connu leur révolution : ils disposent de télescopes à la vue suffisamment perçante pour sortir du système solaire et découvrir des centaines d'exoplanètes tournant autour d'autres étoiles que notre Soleil. l'exoplanétologie est désormais une science bien établie. Et voilà que leurs collègues cosmologistes tentent de vivre leur propre révolution ! Pour la première fois, grâce au satellite Planck qui a scruté dans les moindres détails la plus ancienne lumière de l'Univers, ils ont l'occasion de sortir du cosmos pour aller voir au-delà. De quoi acter la naissance d'une nouvelle discipline scientifique tout à fait singulière que l'on pourrait baptiser "exocosmologie" - la cosmologie des autres univers.  
    Que de chemin parcouru depuis vingt ans ! Car, jusqu'alors, aucun scientifique n'aurait pris au sérieux une telle prétention. Tout le monde était persuadé qu'il serait à jamais impossible d'obtenir des informations sur ce qui se passe en dehors de notre Univers, que toutes les spéculations sur l'existence de mondes par-delà les frontières de notre espace et de notre temps se réduisaient à des hypothèses invérifiables, et que les paysages de l'outre-monde resteraient toujours dans l'inconnu.  
    Dans les années 1980, les scientifiques s'étaient même tout simplement affranchis de la question de l'origine. Et ce, à cause de la théorie de l'inflation, un scénario proposé par Andrei Linde, de l'université Stanford, pour compléter la théorie du big bang et rendre la taille constatée de l'Univers cohérente avec son âge théorique. Selon ce scénario, l'Univers aurait connu, une fraction de seconde après le big bang, une phase d'expansion extrêmement brève et violente. Or, cette inflation aurait rayé tout espoir de pouvoir ne serait-ce que s'approcher de l'"instant zéro" : tout ce qui aurait pu se passer avant aurait été irrémédiablement effacé de la "mémoire" de l'Univers. Quant à savoir ce qui pourrait exister en dehors, la théorie du big bang n'en pipe mot. Cette dernière décrit d'ailleurs un univers en expansion dans lui-même… et ne nécessite donc aucun "en dehors". Bref, "il y a vingt ans, ces questions ne se posaient pas", résume Thibault Damour, spécialiste de la relativité générale à l'Institut des hautes études scientifiques (Bures-sur-Yvette).  
    Tout a changé en 1989, lorsque le satellite COBE a livré la première carte du ciel révélant les fluctuations du rayonnement cosmologique. Empreinte fossile des tout premiers instants du cosmos, les détails de ces fluctuations devinrent l'objet de toutes les attentions. Comme le raconte Alain Riazuelo, à l'Institut d'astrophysique de Paris, "avec COBE, il était enfin envisageable de confronter la question de l'Univers primordial avec les données observationnelles". Quinze ans plus tard, deux responsables de COBE ont reçu le prix Nobel de physique, tandis que le satellite WMAP faisait définitivement entrer les observations cosmologiques dans l'ère de la haute précision. Installant les scientifiques aux frontières des autres univers…  
   

Modéliser l'avant et l'en dehors

 
    La question du début du temps est enfin devenue scientifique se réjouit Gabriele Veneziano, l'un des artisans des premiers modèles théoriques spéculatifs osant s'aventurer au-delà de notre structure. C'est pendant cette période, entre les années 1990 et 2000, que sont apparus ces modèles. Tout est parti des théories qui, au départ, avaient vocation à réconcilier les visions de l'infiniment grand et de l'infiniment petit, jusqu'alors incompatibles… et qui n'ont pu s'empêcher d'en faire beaucoup plus. Comme l'explique Gabriele Veneziano, qui est lui-même l'un des fondateurs de la théorie des cordes, "on s'est rendu compte que les problèmes censés être résolus par l'inflation pouvaient l'être également en admettant que l'Univers ait eu une histoire antérieure au big bang.  
    Voilà donc un peu plus de dix ans que les théories disent enfin quelque chose de l'avant et de l'en dehors"… "Même si ces modèles sont encore incomplets, ils sont désormais suffisamment matures pour qu'on prenne leurs prévisions au sérieux, affirme Martin Bojowald, de l'université de Pennsylvanie" grand artisan de la cosmologie issue de gravitation quantique à boucles. Désormais, la balle est de nouveau dans le champ observationnel." Une balle rattrapée au rebond par le satellite Planck ! De quoi mettre en émoi la petite communauté de cosmologistes versés dans l'étude de l'au-delà : le champ observationnel est en passe de prendre la parole sur ces questions transcendantes. "Planck est notre meilleure chance d'accéder à des univers parallèles", avoue, impatient, Leonard Susskind (Stanford), à l'origine du concept de "multivers" (l'ensemble de tous les univers possibles). On ne fera peut-être pas d'observation définitive, mais on pourra peut-être donner des indications qui favoriseront une théorie plutôt qu'une autre" prévient Aurélien Barrau" ,au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie, à Grenoble. Au moins, on ne peut plus affirmer que les questions du pré-big bang ou du multivers ne sont pas scientifiques !"  
   

Planck est notre meilleure chance d'accéder à des univers parallèles

 
    Bienvenue, donc, à l'exocosmologie. Certes, le chemin est encore long et semé d'embûches… Il est possible que Planck ne voie rien de tangible quant à la question de l'au-delà. "Les signaux dont il s'agit sont d'une intensité minuscule" rappelle Thibault Damour. Qui sait s'ils ne resteront pas noyés dans le bruit de fond de l'Univers…  
   

Une discipline forcément à part

 
    Dans ce cas, il faudrait attendre l'éventuelle construction de LISA, un interféromètre spatial capable d'observer directement les ondes gravitationnelles primordiales, voire ses successeurs, pour obtenir des détails plus précis sur les fluctuations de ces ondes. Quoi qu'il en soit, l'exocosmologie, comme la cosmologie d'ailleurs, restera toujours une discipline à part. Comme l'explique Dan Israel, à l'Institut d'astrophysique de Paris, "contrairement aux sciences expérimentales, comme la physique ou la chimie, où l'on peut réitérer autant de fois que nécessaire une expérience, nous ne disposons que d'un seul Univers ! Alors comment être sûr qu'un signal observé est bien la conséquence observationnelle d'un scénario théorique, et non, tout simplement, une fluctuation statistique sans signification particulière ? Lorsqu'on tire à pile ou face une seule fois, il est impossible de dire si la pièce est truquée ou non…  
    Mais rappelons-nous qu'il y a moins de 150 ans, le savant et philosophe Auguste Comte exhortait les scientifiques à ne point parler de l'Univers, sous peine de confondre idéologie et connaissance. Et qu'il a fallu attendre 1915 et l'avènement de la théorie de la relativité générale pour que l'Univers devienne un objet scientifique, puis les années 1960 pour que les spéculations sur le cosmos se confrontent à des observations irréfutables. Bref, pour s'imposer, il aura fallu à la cosmologie pas moins d'un demi-siècle. l'exocosmologie, elle, n'est est qu'au début du chemin.  
       
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