Que pouvons-nous dire sur les trous noirs ?

LA CONVERSATION SCIENTIFIQUE  par Etienne Klein
Que pouvons-nous dire sur les trous noirs ? 07/07/2019
avec Aurélien Barreau, physicien, professeur à l’université Grenoble-Alpes et chercheur au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie du CNRS.
Auteur de Trous noirs et étoiles en rebond, Ed. Bayard, 2019 (à paraitre), Trous noirs et espace-temps, Ed. Bayard, 2017 et de Au cœur des trous noirs, Ed. Dunod, 2017 



Pourquoi appelle-t-on un trou noir, un "trou noir" ? (France culture, 2017)

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Aurélien Barrau, Alain Damasio, La fin du monde est-elle pour demain ? (RT, 12 juin 2019)



Juliette Binoche et Aurélien Barrau, Climat, vers la fin du monde ? (Canal +, janv. 2019)

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Aurélien Barrau: "Il est envisageable que les trous noirs soient des univers" 
Interview Romain Clergeat, le 27 mars 2019 - Paris Match

L'astrophysicien Aurélien Barrau, vulgarisateur hors pair, a répondu aux questions de Match à l'occasion de la sortie de son livre «Big Bang et au-delà».
C’est le prof qu’on aurait rêvé d’avoir. Si masse est égal à énergie, la sienne défie la théorie d’Einstein. Esprit en perpétuelle ébullition, au look de rock star, l’astrophysicien Aurélien Barrau est un vulgarisateur hors pair de la cosmologie. A ce titre, il était déjà une «vedette» sur YouTube, avant qu’il ne prenne la tête d’une campagne pour l’urgence écologique et que le grand public découvre ses talents hypnotisant de dialectique. Il publie une édition actualisée de «Big Bang et au-delà», un ouvrage dans lequel il parvient à transformer l’insondable de l’Univers en balade compréhensible pour tous.

Paris Match. Si le temps commence avec le Big Bang, qu’est-ce que « l’avant » Big Bang ?

Aurélien Barrau. Il y a deux réponses possibles. La première consisterait à dire : la question n’a pas de sens. Car le temps émerge au moment du Big Bang. Ce serait donc une contradiction dans les termes de parler « d’avant ». Qu’y a-t-il au Nord du Pôle Nord ? Le problème n’est pas tant qu’il n’y a rien. C’est qu’il n’existe pas. Pour un cosmologiste, « avant » le Big Bang n’existe pas. C’est la réponse que l’on obtient en utilisant la théorie d’Einstein. Cette réponse est évidemment curieuse mais ce n’est pas, en soi, si gênant. Beaucoup de choses en science sont à la fois vraies, et bizarres. Le problème, c’est que la théorie d’Einstein marche tout le temps, sauf… au moment du Big Bang. Comment croire, alors, la réponse d’une théorie qui ne marche pas à cet instant précis ? Il faudrait avoir une théorie meilleure que celle d’Einstein, qu’on appelle « la gravitation quantique. » Et que nous n’avons pas. Dès lors, il est possible que la réponse que je viens de formuler, soit fausse. Peut-être qu’à la place Big Bang, il y a eu « en rebond ». Et donc, avant lui, un univers qui se serait contracté, aurait rebondi sur lui-même, avant d’émerger dans une phase d’expansion. Mais cette seconde réponse dépend d’une théorie qui est spéculative. Donc, pas forcément correcte non plus.

Ce qui va trancher, c’est l’expérience. Quand j’étais étudiant, et ce n’est pas si vieux, ceci était un peu de la métaphysique. On n’avait aucune perspective de pouvoir utiliser les observations sur des questions qui paraissaient déconnectées des choses tangibles. Mais j’ai espoir que dans 10 ans, on puisse y répondre. En conclusion : je n’en sais rien mais il est possible qu’à relativement court terme, on puisse le savoir.

Vous travaillez sur la gravitation quantique à boucle, et il est également une autre voie, la théorie des cordes, qui toutes deux tentent de réconcilier la relativité générale et la mécanique quantique. Attend-t-on un instant Eureka ou la difficulté à parvenir à cette « théorie du Tout », tient-elle d’abord à des impossibilités observationnelles ?

Il est une première contrainte très forte : l’auto cohérence mathématique de la théorie. On pourrait se dire que si des cerveaux puissants proposent de telles théories, c’est qu’elles sont, à priori, cohérentes. Or, ce n’est pas si simple. Pour parvenir à une théorie de gravitation quantique, et réunir les deux grands piliers de la physique, relativité générale d’Einstein de l’espace-temps et la mécanique quantique qui décrit les particules élémentaires, la contrainte mathématique pour avoir une théorie cohérente, conciliant ces deux exigences, est extrêmement difficile à satisfaire. Trouver une possibilité qui soit mathématiquement acceptable n’est déjà pas si mal. Indépendamment de toute expérience. Raison pour laquelle, il n’y a pas tellement d’autres théories de gravité quantique concurrentes sur le marché intellectuel des chercheurs. Je ne crois pas au moment Eureka, qui n’existe presque jamais en science.

Prenons l’exemple du modèle du Big Bang, énoncé il y a moins d’un siècle. Cela ne s’est pas fait du jour au lendemain. Un faisceau d’indices s’accumule, à la fois du point de vue expérimentale et du point de vue théorique. Et quand tous les indices expérimentaux se trouvent simultanément expliqués par la même théorie, qu’on se rend compte qu’elle n’a quasiment que des avantages, et presqu’aucun défaut, il y a éventuellement une révolution scientifique. Et l’émergence d’une nouvelle image du monde. Je ne pense pas que demain, on puisse faire une expérience décisive qui conduise à dire un beau matin : la théorie des cordes est juste ! Ou la gravitation quantique à boucle. Néanmoins, ces deux théories commencent à générer un certain nombre de prédictions, encore peu claires. Il est trop complexe de faire des calculs pour un jour dire : « voici demain ce que nous allons mesurer avec nos télescopes. » Personne n’est capable de faire ça. Mais on a un faisceau de présomption de ce que ces théories prédisent. Soit les indices vont s’accumuler en faveur de l’une, de l’autre. Ou d’aucune des deux. C’est fort possible aussi. Mais cela se passera graduellement.

Il faut bien comprendre que le problème se joue à des échelles infiniment petites. Donnons un exemple pour mesurer l’immensité de la tâche. Notre meilleur microscope aujourd’hui, c’est le LHC. Qui sert à regarder de toutes petites distances dans la matière. De combien faudrait-il grossir pour réussir à voir les longueurs qui correspondent à la gravité quantique ? Le LHC, c’est 10 puissance 4 Giga électronvolts. La gravité quantique, c’est 10 puissance 19. Cela voudrait dire qu’il faudrait voir des distances 10 puissance 15 fois plus petites. Soit, des tailles qui seraient 1 million de milliard de fois plus petites que ce que l’on voit aujourd’hui au LHC. Or, on discute actuellement de la construction d’un nouvel accélérateur de particules, qui va couter des milliards, et qui gagnerait un facteur… 7, en énergie. Alors qu’on aurait besoin d’être 1 million de milliards de fois plus puissant. En clair, on ne peut pas « regarder » ce que les théories prédisent simplement. Mais ce qui est très beau, finalement, c’est qu’on se rend compte que le meilleur laboratoire pour sonder ces choses-là, ce ne sont pas les accélérateurs de particules mais l’univers lui-même. Et c’est curieusement en regardant l’immensité du ciel que l’on a peut-être les meilleures informations sur ce qui se passe à très petites distances. Ce qui ouvre de grandes perspectives. Le rayonnement fossile, par exemple, la première lumière de l’univers, l’écho du big Bang, a été observé récemment par le satellite européen Planck avec une précision extraordinaire. Bientôt, on espère faire mieux encore. Il existe des signaux « cachés » à l’intérieur, que Planck n’a pu détecter, et qui sont fascinants car survenus beaucoup plus tôt dans l’histoire de l’univers. Et pour sonder les théories évoquées : c’est exactement ce dont on a besoin.

Pourquoi ne peut-on pas comprendre ce qui se passe entre le point zéro du Big Bang et le mur de Planck qui est de 10 puissance - 44 secondes ?

Précisément pour les raisons évoquées plus haut. Pour des temps inférieurs à 10 puissance - 44 secondes, on est dans un régime où le monde ne peut plus être décrit par les théories que nous avons à disposition. Cela n’est toutefois pas une limite absolue au savoir. Presque à chaque fois que la science a jugé une limite « indépassable », on est parvenu à la franchir. A l’heure actuelle, c’est impossible. Que manque-t-il alors du point de vue théorique ? Comme évoqué plus haut : la gravitation quantique. A ces temps-là, l’espace-temps lui-même, devient quantique. C’est à dire, discontinu et aléatoire. La mécanique quantique nous apprend que dans le réel, il est des grandeurs qui ne peuvent être continues. Et ne peuvent pas être prédites. Ce n’est pas un mur contre lequel notre connaissance viendra se briser à jamais. Ça l’est, au stade actuel de notre savoir.

S’il ne peut l’être par la théorie, le pourrait-il par l’observation ?

Si l’on prend l’hypothèse spéculative du rebond précédant un Big Bang, il n’est pas exclu de pouvoir expérimentalement trouver des indices de ce qui se serait passé avant le rebond. Donc le mur de Planck n’est pas forcément indépassable expérimentalement, ni intangible théoriquement. Mais aujourd’hui, il existe.



Si le Big Bang est un point de singularité, le cœur des trous noirs « contenant » également un point de singularité, peut-on imaginer que l'univers soit né au cœur de ces phénomènes si fascinants ?

J’aime beaucoup ce mot de « singularité ». Il signifie que les grandeurs physiques d’un lieu, ou d’un temps, deviennent infinies. Et quand une grandeur devient infinie - une température, une courbure, une énergie - cela signifie généralement que la théorie qu'on utilise s'effondre. Ce n'est donc pas l'espace-temps qui est singulier, mais la théorie qui ne marche plus. Cela posé, il y a effectivement des similitudes entre les trous noirs et le Big Bang. En particulier, du point de vue de ces singularités. Si on est un peu matheux, on ne peut pas dire que ce soit rigoureusement le même phénomène. Mais il y a effectivement une croyance assez répandue, y compris chez moi, que l'analogie entre les deux est tellement puissante, que lorsqu'on aura compris l'un, on aura compris l'autre.

Mais votre question va plus loin, puisque vous évoquez la possibilité que les trous noirs soient des bébés univers, des pouponnières, des univers en gestation. C'est une hypothèse qui a été émise par d’éminents scientifiques. Mais ce n'est pas parce il y a des singularités dans les deux cas, que l'un engendre forcément l'autre.

Il est possible que chaque trou noir dans l'univers soit lui-même un petit univers. Et pas forcément si petit que ça. On peut imaginer un trou noir dont le volume extérieur serait de 1 km cube, mais dont le volume intérieur serait de milliards de milliards de Km cubes. Une étrangeté de la relativité ! Il est donc effectivement envisageable que les trous noirs soient des univers, avec une sorte de sélection darwinienne, où chaque univers en engendrerait d’autres par les trous noirs qu'il crée. Je ne parierais pas ma vie là-dessus. C'est une hypothèse parmi beaucoup d'autres qui aujourd'hui n'est pas corroborée. Elle est un peu excitante, donc il est légitime de s'y intéresser, mais elle n'est pas du tout établie non plus.

On réussit à détecter les trous noirs d'une manière indirecte. Pourquoi ne parvient-on pas à détecter des trous blancs, puisqu’il s’agirait du « phénomène » inverse ?

Il est bon de rappeler que les trous noirs ne sont pas une invention d'Einstein mais une hypothèse d’abord élaborée au 18e siècle par Pierre Simon de Laplace et John Mitchell. L'idée d'un trou noir, un objet suffisamment dense pour que même la lumière ne soit pas assez rapide pour s'en échapper, est donc une vieille idée. Pendant l'essentiel de l'histoire de la physique moderne, on a cru à une simple possibilité théorique. Mais qui n'existait pas « pour de vrai » car cela paraissait incroyable. Si l’on prend l’exemple de la Terre, il faudrait concentrer toute sa masse dans une sphère de quelques millimètres, pour qu'elle devienne un trou noir. Les astronomes pensaient l'objet « trou noir » mathématiquement autorisé, mais non réalisé dans l'univers. Et puis la situation a changé, il y a quelques décennies. On s'est rendu compte que, vraisemblablement, les étoiles massives, plus massives que le soleil, devaient finir leur vie en implosant sous forme de trou noir. La théorie s’est donc mise à prédire sérieusement l’existence des trous noirs. En parallèle, on a obtenu de très bonnes indications expérimentales de leur présence. Tout récemment, les ondes gravitationnelles mesurées par LIGO ont encore confirmé l'existence de trous noirs. Aujourd'hui, ils font partie du bestiaire de l'astrophysicien. On sait même qu'ils ne sont pas rares. Entre 100 et 200 millions dans notre seule galaxie.

Pour ce qui est des trous blancs, c'est une question qui est presque plus philosophique que physique. Pour un physicien théoricien, un trou blanc est le symétrique temporel d'un trou noir. Un trou noir est une zone de l'espace à l'intérieur de laquelle on peut aller, mais de laquelle on ne peut pas s'extraire. Un trou blanc, c'est exactement l'inverse. Une zone de l'espace dont on peut sortir, mais dans laquelle on ne peut pas rentrer. On parle de trou « noir » parce que rien ne peut s'en échapper, y compris la lumière. Et, à l’inverse, on parle de trou « blanc » parce qu’on s’attend à ce qu’un flux de lumière et de matière en émerge. Les trous blancs existent en tant qu'objets mathématiques, mais ça ne prouve pas qu'ils doivent exister en tant qu'objets physiques. Un être humain de 47 mètres de haut ne viole aucune loi de la physique et pourtant, il n'y a pas d'homme de 47 mètres de haut. Ces objets ne sont donc pas interdits par notre théorie de la gravité, pour autant, il n’est pas assuré qu’ils existent. Il y a beaucoup de choses mathématiquement autorisés qui n'existent pas. Néanmoins, on continue de les chercher. Avec mon ami Carlo Rovelli, physicien génial, nous avons travaillé sur un modèle dont il est l'inventeur, où les trous noirs seraient en train de rebondir en trous blancs. Ce serait un objet dynamique commençant à imploser, ressemblant très fort à un trou noir, et qui ensuite exploserait, s’apparentant donc très fort à un trou blanc.

S’ensuit une question simple : pourquoi ne les voit-on pas ? La réponse est : parce que c'est très long. Si vous prenez une horloge « attachée » au trou noir, le rebond va durer un millième de seconde. Mais le même rebond, observé de loin, pourrait durer un million de fois l'âge de l'Univers. Encore un tour de la relativité ! Et comme nous regardons de loin, ce rebond très rapide pour l'objet lui-même, nous apparait très lent. Et c'est donc, peut-être, la raison pour laquelle nous ne voyons pas « encore » de trous blancs. Ce que l'on appelle la dilatation gravitationnelle du temps.

Des trous noirs n’ont-ils pas déjà disparu depuis la naissance de l’univers ?

Hormis les cas très particuliers des trous noirs légers, mais qui n'existent probablement pas, les trous noirs massifs ne peuvent pas disparaître parce qu'ils sont stables. La seule chose qui puisse leur arriver en physique standard, c'est de grossir. C'est même un théorème, démontré par Stephen Hawking. Si vous jetez de la matière dans un trou noir, comme rien ne peut en sortir, il ne peut que grossir. Et si deux trous noirs se rencontrent, ils forment un trou noir unique, plus gros que chacun des deux trous noirs initiaux. Mais il y a une exception. Le même Stephen Hawking a montré que les très petits trous noirs peuvent s'évaporer. Et donc, disparaître. Mais ce sont des objets tellement légers, que leur existence est essentiellement mathématique. Les vrais trous noirs physiques, ceux qui viennent des étoiles, situés au centre des galaxies, ont une durée de vie infinie.

Dans votre livre, vous dites en parlant des quasars, « on pense aujourd'hui qu'ils sont constitués d'un gigantesque trou noir engloutissant d'importantes quantités de matière. » Pourquoi dites-vous « on pense », alors que le phénomène a été observé ?

Le modèle des quasars comme étant un trou noir super massif traitant de la matière est en effet un modèle très consensuel. Mais, comme je m'intéresse aussi à la philosophie, il me parait important d'insister sur le fait que, en sciences de la nature, on ne démontre jamais rien. Les certitudes, c'est en théologie. Pas en physique. Certes, il est des choses presque certaines. Je n'aurais aucun problème à parier ma vie que l'univers est en expansion. Mais vous ne pouvez pas strictement exclure que, dans 200 ans, on interprète les observations de façon différentes. Aujourd'hui, les quasars sont des objets très lointains et très lumineux. C'est ce qu'on observe. La meilleure explication possible pour les quasars, c'est un trou noir super massif qui, via un disque d'accrétion, attire de grandes quantités de matière au voisinage d'un champ magnétique intense. Ce modèle marche très bien, mais ce n'est pas une preuve. C’est simplement, à ce stade, la meilleure explication possible. Mais il me semble important de ne pas assimiler science et certitude. Pour autant, tous les avis ne se valent pas. En ces temps de fake news, il est sain de le rappeler. Au sens où ils n’ont pas la même crédibilité. Mais pas au sens où, l'un serait absolument démontré vrai, et l'autre absolument démontré faux. Ça ne marche pas comme ça pour les questions subtiles. Il ne faut pas avoir peur d'être un peu nuancé.

Un chercheur ou un scientifique peut-il se laisser aller à des intuitions ? Par exemple, il existe trois types de géométrie possibles pour modéliser l’univers, au-delà des possibles mathématiques, pouvez-vous simplement « préférer », intuitivement, une hypothèse plutôt qu’une autre, sachant qu’elles sont toutes les 3 possibles ?

Oui ! C’est ce qui est magnifique en science. Le cadre est très contraint : il faut inventer des modèles qui sont en accord avec les observations, c’est la règle du jeu. Utiliser un langage, essentiellement fondé sur les mathématiques, et soumis à des exigences strictes. On ne peut pas dire n'importe quoi. Et tant mieux. Mais, en parallèle de ces restrictions, Il y a aussi une immense liberté. Car, en réalité, il existe un très grand nombre de manières différentes de rendre compte les mêmes faits. Et la direction dans laquelle on va s'engouffrer pour tenter de représenter le réel n’est, quant-à-elle, pas du tout gravée dans la structure mathématique du cadre dans lequel on raisonne. Cela relève essentiellement de l'intuition. Quand on discute avec des scientifiques géniaux, on se rend compte que la plupart ont une riche vision philosophique du monde. La physique ne parle pas des hommes, mais elle est faite par des hommes. Elle n'a pas à être complètement indépendante de l'environnement culturel, esthétique, éthique, et peut être même religieux, dans lequel elle est façonnée. Par exemple, les tenants de la théorie des cordes sont plutôt des gens qui ont une culture de la physique des particules. Ceux qui travaillent sur la gravité quantique à boucles, ont au contraire une culture de relativité générale. Et cela ne relève pas seulement de la technique. C'est une vision du monde qui est complètement différente. En physique des particules, le temps existe. En relativité générale, il n'existe pas. C’est quasiment comme de l’espace. Ce type de distinguo va toujours avoir une influence sur la manière d'imaginer la théorie que l'on n'a pas encore. C'est à dire sur la manière de créer. J'aime dire que nous sommes des créateurs, presque des démiurges, mais sous contrainte. Et parfois, on aimerait en avoir davantage ! Les physiciens théoriciens n'ont aucun problème pour avoir des idées novatrices. Ils désirent au contraire posséder des données expérimentales qui viennent élaguer les possibles.

Actuellement, il est presque certain que la matière noire existe

Est-ce que pour vous, les équations sont des images aussi éclairantes qu’une photo prise au télescope. D'une certaine manière, voir un trou noir « en vrai » vous importe peu, puisque vous les survoler depuis 30 ans grâce à vos équations ?

C'est une très bonne question. Et sincèrement, je ne sais pas quoi répondre. Cela dépend de ce à quoi on s'intéresse. Pour beaucoup de choses, les équations contiennent énormément plus d'informations que les photos. Et donc je préfère, de loin, connaître la structure de l'espace-temps autour d'un trou noir, que de voir une image de trou noir. Si je veux calculer n'importe quoi d'un peu subtil, c'est infiniment plus précieux de connaître la métrique que d'avoir une représentation visuelle. La réponse naïve consisterait donc à dire : oui, les équations me suffisent. Et en même temps, ce n’est pas vrai. Il y a quelques années, mon collègue Alain Riazuelo de l'Institut d'Astrophysique de Paris a fait des simulations numériques de ce qui se passe autour d'un trou noir. Les équations d’Einstein qu'il a utilisées, je les connais bien, je travaille dessus tous les jours. Je devrais ne rien apprendre. Et en fait, si. Le fait de voir, intuitivement, la manière dont le trou noir distord le ciel d'arrière-plan, j'aurais pu le calculer mais le fait de le voir, m'en a donné une compréhension beaucoup plus profonde, beaucoup plus réelle et presque, plus poétique.

On attend de façon imminente la première vraie image d’un trou noir. Êtes-vous impatient ?

D’un point de vue scientifique, j'ai tendance à croire que la mesure des ondes gravitationnelles, ces petites vibrations de l'espace, réalisées par LIGO et VIRGO il y a quelques années, et induite par la coalescence de deux trous noirs, est beaucoup plus intéressante que l'image qu'on aura bientôt. Donc, ma première réaction serait de dire « non, je m'en fiche un peu », car ce qu'on sait déjà sur les trous noirs est probablement beaucoup plus subtil que ce qu’on l’on apprendra avec cette image. Pour autant, cela serait sans doute mentir. Je serais surement ému quand, pour la première fois, on verra l'horizon des évènements. Et, qui sait, il y aura peut-être des surprises.

Einstein avait prédit les ondes gravitationnelles mais il a fallu un siècle de technologie pour pouvoir en détecter la signature. Pensez-vous que dans le cas de la matière noire, le problème soit de même nature ? On en soupçonne l’existence mais il est pour l’heure impossible d’en relever la trace, en raison d’une technologie pas encore assez pointue ?

J'aurais tendance à dire que c'est très différent. Et, en réalité, on a détecté les ondes gravitationnelles il y a 40 ans. La détection récente est essentiellement intéressante en cela qu’elle permet de les utiliser pour faire de l'astronomie. Mais le fait qu'elles existent était déjà quelque chose d'acquis depuis très longtemps. Un peu comme le boson de Higgs. Il était prédit par la théorie et a été observé expérimentalement bien plus tard. Le cas de la matière noire est différent parce que la théorie de la relativité générale ne la prédit justement pas. On ne s'y attendait pas. C’est un problème incroyable : elle constitue l’essentielle de la masse de l’Univers et on ignore ce dont il s’agit.

Aujourd'hui, le but de la détection directe de matière noire est moins de la confirmer que d’en connaître la nature. Actuellement, il est presque certain que la matière noire existe. Donc la question consiste moins à accumuler d’autres indices en ce sens, qu’à découvrir quelle est sa forme microscopique. C'est à dire : de quoi elle est faite. De particules élémentaires ? De petits trous noirs ? D’une forme de matière que nous n'avons pas même encore imaginée ? C'est ça le défi. C'est une des rares énigmes de la physique qui dure depuis plus de 50 ans, et sur laquelle il y a eu énormément de débauches d'énergie, d'argent, d'intelligence… Avec essentiellement, aucun résultat. On espérait, avec le grand collisionneur LHC du CERN, créer des particules de matière noire. On pensait pouvoir l'étudier en la fabriquant. Et ça a raté. Jusqu'à maintenant, toutes les idées qu'on a eues pour expliquer ce qu'était réellement la matière noire se sont avérées infructueuses. Et on ne peut pas exclure qu'en fait, elle n'existe pas. Que les moyens utilisés pour inférer son existence sont en réalité, faux. Ce qui reviendrait à dire qu’on ne comprend pas bien la gravitation. Bien sûr, cette hypothèse a été envisagée, pour plein de raisons elle est peu probable, mais elle n'est pas tout à fait exclue.

Vous êtes responsable de l'étalonnage de la caméra du futur télescope LSST, sans doute l'appareil de vision le plus perfectionné jamais construit. Que-va-t-elle permettre de déceler ?

Cela fait 20 ans que je fais de la physique. J’ai vécu des avancées bien sûr, mais de véritable révolution, une seule : la découverte de ce qu'on appelle l'énergie noire. Le fait que l'expansion de l'Univers soit en train d’accélérer. Et ça c’est étrange. Pour le moins. Car la gravité devrait freiner l’expansion. En roulant à bicyclette sur un terrain plat, si on freinait et que le vélo… accélère, on trouverait ça très étrange. Or, c'est ce qui se passe. On freine, et l'univers accélère. Ce phénomène était complètement imprévu. Et pour répondre à la question sur le télescope LSST, il est essentiellement conçu pour ça. Pour comprendre pourquoi l'Univers est en train d'accélérer. Car ce n'est pas un détail. Et le moteur de cette accélération est le plus gros constituant de l'univers en terme énergétique. Comment allons-nous procéder pour mieux comprendre cela ?

Pour un cosmologiste comme moi, les galaxies sont un peu comme les particules élémentaires. Une galaxie, c'est énorme, la nôtre compte plus de 100 milliards d'étoiles mais à l'échelle de l'univers, c’est tout petit. Actuellement, on n'a pas une cartographie très exhaustive du ciel et des galaxies. Le but de ce télescope LSST, c'est ça. La différence avec les autres télescopes, c'est qu'il a un très grand champ de vue. Comme un fish-eye pour un photographe. Les télescopes actuels sont de super téléobjectifs, qui grossissent beaucoup, mais avec un très faible champ de vue. Le LSST aura un champ de vue équivalent a 40 fois la Lune. Et en regardant comment les galaxies évoluent les unes par rapport aux autres, on espère mieux comprendre pourquoi l'univers accélère.

Pourquoi est-ce qu'aujourd'hui la théorie des multivers semble plus en vogue qu’il y a quelques années ?

L'idée du multivers c'est, comme son nom l'indique, qu’il pourrait y avoir plusieurs univers. Cette idée n'est pas récente dans l'histoire de la pensée puisqu’on la trouve en Grèce chez Démocrite et Anaximandre, ensuite à la Renaissance chez Rabelais, Giordano Bruno, Nicolas de Cues, puis Leibniz, Nicolas de Fontenelle, et enfin en philosophie contemporaine chez Goodman, Lewis etc… Une nébuleuse de penseurs ont donc imaginé des univers multiple mais depuis une dizaine d'années, c'est une idée qu'on voit émerger aussi dans le domaine des sciences dures. C’est effectivement nouveau. Le plus fascinant, ce n’est pas tant l'idée en elle-même, dont je ne sais absolument pas si elle est juste ou fausse, mais le fait qu'elle oblige les scientifiques à se poser des questions philosophiques. Le débat au sein des spécialistes de la cosmologie est vif. Certains y sont très favorables, d'autres trouvent, au contraire, l'idée complètement ridicule, ne devant même pas être discutée tellement elle est stupide. Et quand on regarde ces gens très intelligents, on se rend compte que la raison de leur désaccord n’est pas à chercher dans les calculs. Ce sont leurs présupposés philosophiques sur ce qu'est censée faire la science. De mon point de vue, l'intérêt intellectuel du multivers c'est que la plupart des scientifiques se rendent compte, face à cette question, qu'ils ne peuvent pas faire l'économie d'un positionnement philosophique. Toute une branche « scientiste » a cru que la science pouvait se passer de philosophie. Le multivers, c'est un rappel à l'humilité. Derrière des hypothèses scientifiques, il y a presque toujours aussi un pari philosophique à clarifier.

Ceci étant dit, on en parle davantage aujourd’hui car on s'est rendu compte que certains des modèles qu'on utilisait de façon récurrente pouvaient prédire un multivers. La relativité générale peut prédire une forme de multivers. Tout comme la mécanique quantique ou la théorie des cordes. Là où c’est intéressant, c'est de constater que l’hypothèse du multivers apparait comme une conséquence de cadres théoriques qu'on utilisait pour d'autres raisons. Du coup, on ne peut pas l'écarter d'un revers de la main. Si c'est une prédiction de la théorie qu'on utilise, soit on jette la théorie, soit on la garde, mais alors on accepte toutes les conséquences. Et contrairement aux apparences, il n’est pas certain que cette idée de multivers soit intestable.

« Big Bang et au-delà, Les nouveaux horizons de l’Univers », par Aurélien Barrau, Ed. Ekho-Dunod, 2019