La fin de l'univers Documentaire
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00:00Quelle fin attend l'univers? Va-t-il se déchirer en un éclair? S'effondrer sur lui-même?
00:13Ou mourir de froid lentement?
00:19Les scientifiques imaginent l'inimaginable. Ils enquêtent sur une mort annoncée.
00:30Au fin fond de l'espace, une bataille est en cours. Même si personne ne peut en être témoin, les scientifiques sont certains qu'elle a bien lieu et que sa conclusion sera terrible.
00:52Elle n'arrivera pas avant des milliards d'années, mais la fin de l'univers est inévitable.
01:01Dans le monde entier, des astrophysiciens cherchent à savoir comment cela se produira.
01:08Leurs appareils scrutent le ciel pour y trouver des indices sur notre destin.
01:13Les pistes qu'ils suivent sont terrifiantes.
01:19Dans un premier scénario, la gravité contracte l'univers comme quand on dégonfle un ballon, et l'univers revient à sa taille d'origine.
01:27C'est ce qu'on appelle le Big Crunch, le grand effondrement.
01:32L'univers terminerait en une boule de feu de matière.
01:35Ce serait spectaculaire.
01:37Vient ensuite la théorie du Big Freeze, la mort thermique.
01:41L'univers va s'étendre jusqu'à ce que les fournaises nucléaires qui alimentent les étoiles s'épuisent.
01:45Au-delà de ce stade, l'univers va se refroidir et mourir.
01:49La seconde possibilité est assez triste.
01:53L'univers continuera de s'effondrer.
01:55Son expansion éloignera nos plus proches voisins, et nous terminerons isolés des autres étoiles et des autres galaxies.
02:05La troisième éventualité est encore plus vertigineuse.
02:09Tout est détruit jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'étoiles.
02:12L'univers va se refroidir jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'étoiles.
02:15L'univers va se refroidir jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'étoiles.
02:19L'univers va se refroidir jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'étoiles.
02:22La quatrième possibilité est encore plus vertigineuse.
02:25Tout est détruit jusqu'au moindre atome.
02:31A la façon d'un ballon trop gonflé, l'univers finit par éclater.
02:38C'est beaucoup plus spectaculaire que le Big Freeze, et aussi radical que le Big Crunch.
02:44L'univers continue de s'étendre, mais à un rythme si rapide
02:48que même le tissu espace-temps ne peut plus maintenir la cohésion de l'univers.
02:58Quel que soit le cas de figure, le résultat sera dévastateur.
03:02Pour mieux comprendre comment tout finira, les scientifiques étudient comment tout a commencé.
03:08Les premières réponses sont venues d'ici,
03:11l'observatoire du Mont Wilson, au-dessus de Pasadena, en Californie.
03:15En 1929, grâce à ce qui est alors le plus grand télescope du monde,
03:19Edwin Hubble fait une découverte étrange.
03:22L'univers s'étend.
03:27La découverte d'Hubble a changé notre perception de l'univers.
03:31C'est un environnement dynamique qui évolue.
03:34Contrairement à l'idée qu'on s'en faisait autrefois, il change avec le temps.
03:38Avant Hubble, les scientifiques croyaient que l'univers était statique et immuable.
03:47Si l'univers s'étend, il faut qu'il ait eu un point de départ.
03:52Un commencement.
03:58C'est ce qui a fait naître l'idée de se repasser le film en arrière.
04:02De trouver le moment où ça a commencé.
04:06Et de là est venu le concept de Big Bang.
04:12Le Big Bang.
04:15La fraction de seconde où, à partir d'un point plus petit qu'un atome,
04:20l'univers et tout ce qu'il contient ont explosé vers l'existence.
04:24Une erreur classique est de croire que l'on pourrait identifier un point dans l'espace
04:28où le Big Bang s'est produit.
04:30En fait, il faut voir le Big Bang comme une création simultanée partout dans l'espace,
04:35avec une expansion qui se poursuit encore aujourd'hui.
04:40Lorsque l'univers s'étend, l'univers s'éloigne.
04:44Lorsque l'univers s'étend, l'univers s'éloigne.
04:48Lorsque l'univers s'éloigne, l'univers s'éloigne.
04:51Les choses se passent de façon très différente aujourd'hui.
04:58Au moment du Big Bang, les premières particules de matière, les quarks, ont été produites.
05:07Elles se sont entrechoquées et ont formé les premiers composants de l'univers.
05:13Ils ont flotté dans un éplet nuage de plasma pendant environ 400 000 ans.
05:21créé au moment du Big Bang a assemblé les particules. Les premières étoiles sont nées
05:25et le cosmos s'est éclairé. La théorie du Big Bang est très solide, mais nous travaillons encore
05:36sur ce qui s'est passé au moment du Big Bang. On ne comprend pas vraiment. Si l'univers s'étend
05:43depuis le Big Bang, les scientifiques doivent envisager que cette expansion puisse s'arrêter
05:47un jour. La question est de savoir comment. La réponse la plus évidente implique la gravité.
05:59Ce qui monte doit descendre. Les étoiles, les galaxies et tout le reste pourraient changer
06:07de direction et l'univers s'effondrerait. C'est la théorie du Big Crunch. Tu prends le haut et la
06:17poignée et tu tires dessus. Une maquette de fusée apporte des indices sur les mécanismes
06:23du Big Crunch. La maquette est comparable à l'univers qui s'étend dans l'espace depuis le Big Bang.
06:28Une explosion initiale permet à la fusée de vaincre l'apesanteur.
06:35L'explosion du moteur fait décoller la fusée de sa rampe de lancement.
06:51Elle accélère dans les airs et se libère de l'apesanteur, pour l'instant.
07:01Pendant son ascension, on a l'impression qu'elle ne s'arrêtera jamais. Mais la gravité
07:05terrestre ne permettra pas que cela dure infiniment. Une fois le carburant épuisé,
07:10la fusée monte encore de quelques dizaines de centimètres, s'arrête et est attirée vers le sol.
07:16Voilà ce qui se produirait avec le Big Crunch. L'univers tout entier serait attiré vers sa
07:23rampe de lancement. L'univers a son propre mouvement, sa propre énergie. Il s'étend,
07:34mais il est possible qu'à un moment, ce mouvement cesse, comme ça s'est produit avec la fusée.
07:39L'univers se replierait alors sur lui-même et s'effondrerait sous l'effet de sa propre gravité.
07:46Dans ce scénario, l'univers retrouverait sa forme d'origine, celle d'avant le Big Bang,
07:55et créerait les conditions d'un perpétuel va-et-vient entre création et destruction.
08:00Mais la théorie du Big Crunch est remise en question depuis que les cosmologistes ont établi
08:09qu'il devait y avoir une forme d'énergie qui empêcherait l'univers de s'effondrer.
08:20L'existence d'une force de ce type a conduit à de nouvelles théories sur ce qui constitue
08:24l'univers et sur la façon dont il risque de finir. Des indications précieuses sont
08:30offertes par un des phénomènes les plus puissants et les plus mystérieux de l'univers, les trous noirs.
08:47Pour leur recherche sur la fin de l'univers, les astronomes ont recours à des technologies
08:52d'avant-garde. Au sommet d'un volcan hawaïen, ils observent une bataille spatiale qui va décider
08:59du destin de l'univers. A plus de 4000 mètres d'altitude, les télescopes Keck offrent une
09:09vision exceptionnelle du cosmos. Les chercheurs viennent ici car les télescopes fonctionnent
09:20mieux à l'écart des lumières de la ville et bien au-dessus de l'air pollué. L'environnement est
09:28austère, mais pour les scientifiques qui veulent percer les mystères de l'univers, c'est le paradis.
09:33C'est un endroit fabuleux. Bien entendu, l'air est raréfié et c'est difficile de travailler ici,
09:42mais les télescopes sont incroyablement puissants. On est des astronomes ambitieux,
09:47on ne se contente pas d'observer des évidences, on s'intéresse aux objets les moins visibles pour
09:52étudier les extrémités de l'univers. Les objets les plus distants nous informent sur la genèse de
09:57l'univers. Ici, les astronomes comme Richard Ellis travaillent sur un problème qui obsède les
10:02cosmologistes depuis Edwin Hubble. Ils savent que l'univers s'étend, mais ils ignorent à quelle
10:08vitesse. Il sera difficile de déterminer comment l'univers finira avant d'avoir résolu cet énigme.
10:15Les réponses se trouvent dans le passé. Ce que j'ai fait, c'est que j'ai ciblé la 12.
10:20C'est la bonne étoile. On voit mieux maintenant, ça valait le coup. Les astronomes utilisent les
10:31télescopes comme des machines à remonter le temps. On regarde le passé en étudiant les galaxies
10:36lointaines telles qu'elles étaient il y a très très longtemps. En observant des objets que la
10:44technologie ne permet de voir que depuis peu, des scientifiques comme Richard Ellis confirment de
10:49vieilles théories sur le cosmos. Ils se sont rendus compte qu'Einstein pourrait bien avoir
11:05pressenti ce qui causera la fin de l'univers. Einstein disait qu'il devait y avoir plus de
11:14masse dans l'univers que ce que nous étions capables de voir. Il avait deviné qu'il y avait
11:19des champs de supergravité invisibles, d'où même la lumière ne pouvait pas s'échapper. Dans les
11:25années 1960, les astronomes ont découvert une galaxie lointaine qui possédait une puissante
11:29source de rayons X, venue d'une chose qu'ils n'arrivaient pas à voir. Elle se trouvait dans
11:34la constellation du cygne. Elle n'émettait pas de lumière, mais quelque chose se trouvait bien
11:39là. Quelle que soit la source de ces rayons, elle avait une masse à peu près sept fois supérieur à
11:45celle de notre soleil. Ce phénomène a été baptisé trou noir. Le fonctionnement des trous noirs est
11:54assez proche de la théorie du Big Crunch. Quand certaines étoiles sont à court de combustible,
12:02elles s'effondrent sur elles-mêmes pour former une masse plus petite, beaucoup plus dense et qui
12:07attire de plus en plus de matière. L'attraction gravitationnelle est si puissante que tout ce
12:17qui se passe à proximité d'un trou noir y reste piégé à tout jamais. Même la lumière ne peut
12:22s'en échapper. L'idée a de quoi vous donner le tournis. Une chose invisible et pourtant détectable
12:28nous offre un aperçu de notre destin. Cette bâche noire représente l'espace qui est
12:37relativement plat. Mais quand vous placez un gros objet dans l'espace, il le courbe. C'est
12:48une pièce. Regardez les beaux cercles qu'elle décrit. En gros, le trou noir l'a piégé et l'a
12:55fait orbiter autour de lui. Cette orbite devient très circulaire quand la pièce se rapproche. Et
13:02maintenant la pièce va disparaître. Elle entre dans le trou noir. Notre soleil aussi courbe
13:09l'espace. Sauf que comparé à un trou noir, c'est un abo cosmique. La Terre et les planètes voisines
13:16sont piégées par l'attraction gravitationnelle du Soleil. Mais comme elle est beaucoup plus faible
13:21que celle d'un trou noir, nous restons en orbite sans être aspiré. La masse des trous noirs peut
13:32être un million de fois supérieure à celle du Soleil ou même plus. Il provoque une immense
13:37courbure de l'espace qui les entoure et dévore tout ce qui se passe à proximité. Un trou noir
13:45tord l'espace. Et quand de la matière est à sa portée, elle tombe à l'intérieur et reste piégée.
13:52La question qui se pose c'est, et si pour finir, notre univers s'effondrait sur lui-même ? Qu'arriverait-il
14:02s'il y avait suffisamment de matière dans l'univers pour provoquer un effondrement dans un immense
14:07trou noir ? À la fin, on se retrouverait au centre d'un trou noir appelé singularité
14:15gravitationnelle. C'est l'un des futurs qu'on peut envisager pour l'univers. Nous avons commencé
14:20comme ça, nous pourrions finir comme ça. Toute proportion gardée, la physique des trous noirs
14:27est très proche de ce qui a fait naître l'univers et de ce qui pourrait le tuer.
14:32On trouve des trous noirs dans des zones isolées à travers le cosmos. Leur attraction
14:41gravitationnelle est une version miniature de la force qui pourrait provoquer l'effondrement de
14:45l'univers. Cette force, c'est la matière noire, ce que les scientifiques surnomment parfois la
14:51glue cosmique. On va faire un peu de cosmologie. La matière noire attire les autres objets par
15:02son attraction gravitationnelle. C'est une force positive. Mais il y a une force qui s'oppose à la
15:08gravité, l'énergie sombre. Nous ne comprenons pas très bien ce qu'est l'énergie sombre, mais
15:16elle a un effet négatif qui repousse les galaxies entre elles. Dans cette expérience, le tourbillon
15:25représente la force gravitationnelle de la matière noire. La teinture verte qui tombe de
15:31la seringue montre comment la matière présente dans l'univers tombe sous l'effet de la matière
15:35noire. La présence de matière noire a fait se regrouper les gaz de l'univers et des structures
15:43se sont formées. C'est comme ça que la voie lactée s'est développée. Des petites choses s'assemblent
15:50pour en former de grosses. C'est la force positive et constructive de la gravité. Si c'était la seule
15:56force de l'univers et si l'univers cessait de s'étendre, il commencerait à s'effondrer. La
16:01gravité mettrait fin à l'expansion et replierait l'univers sur lui-même dans un big crunch.
16:06La matière noire est ce qui a permis la production des galaxies en un temps limité. Si il n'y avait
16:16eu que la gravité de la matière atomique pour produire des galaxies, nous ne serions pas là
16:21aujourd'hui pour nous poser ces questions. Car faute de temps, la gravité n'a pas pu condenser
16:26toute la matière atomique présente dans le cosmos. Il fallait donc que la matière noire existe pour
16:31participer à ce processus et l'accélérer. Pourtant, l'univers continue de s'étendre et ne montre aucun
16:38signe d'effondrement. Cela suggère que la force opposée, l'énergie sombre, serait plus puissante
16:43que la matière noire. Mais pour le confirmer, les scientifiques doivent effectuer un travail
16:48de détective. Pour trouver des indices, ils s'intéressent à l'un des plus violents phénomènes
16:53de l'univers. Nous étudions les explosions d'étoiles pour tenter de comprendre à quel
16:58rythme l'univers s'étend. Ces explosions se produisent quand des étoiles qui ressemblent
17:05à notre soleil arrivent en fin de vie. Le combustible qu'elles possédaient dans leur
17:09coeur est épuisé. L'étoile s'effondre, la partie externe s'étend et l'étoile devient ce qu'on
17:14appelle une naine blanche. Les naines blanches ont parfois d'autres étoiles qui orbitent à proximité.
17:24Quand un débris venu de ces étoiles compagnes tombe sur une naine blanche,
17:27une énorme explosion se produit.
17:36Pour les scientifiques, ces phénomènes appelés supernovas sont de précieux informateurs.
17:48Leurs explosions brèves et lumineuses permettent de suivre l'expansion de l'univers et de
17:52mesurer sa vitesse.
17:56En gros, ce sont des naines blanches qui deviennent des bombes nucléaires. Elles explosent avec une
18:02certaine luminosité et sur une certaine durée. Leur luminosité se dissipe au bout d'un certain
18:07temps. A peu de choses près, elles ont la même taille et où qu'elles soient dans l'univers,
18:12elles ont la même apparence.
18:17Les astronomes établissent la distance et la vitesse de ces explosions en mesurant la
18:21quantité de lumières rouges qu'elles émettent.
18:26Plus l'étoile s'éloigne rapidement de nous, plus sa lumière est rouge.
18:30Quand on étudie le spectre d'une supernova, on obtient des indications sur sa composition chimique
18:36et l'expansion de sa coquille suite à l'explosion initiale nous informent sur la vitesse.
18:42Il y a beaucoup de données physiques que l'on peut étudier à partir de ces événements.
18:47Le rythme d'expansion des galaxies qui contiennent des supernovas permet d'évaluer
18:51comment le reste de l'univers s'étend.
18:57Nous pouvons comparer les vitesses des galaxies avec leurs distances.
19:05Ce sont les indices qui permettront aux astronomes de prévoir quand l'univers changera de direction
19:09et se repliera sur lui-même pour le Big Crunch.
19:13Ou alors, ces informations pourraient mener à des conclusions totalement différentes.
19:20Le professeur Ellis effectue des recherches à l'Observatoire Keck d'Hawaï.
19:26Alors que le télescope est au sommet d'un immense volcan,
19:29il se trouve dans une salle de visionnage située dans une autre partie de l'île.
19:34Ligne d'émission, Johan ?
19:36Du côté rouge, je crois.
19:39Au même instant, Johan Richard se trouve à l'Institut de technologie de Californie à Pasadena.
19:46Il étudie la lumière d'une galaxie que le télescope Keck a filmée à Hawaï.
19:53Il essaie de voir si certains des éléments connus de cette galaxie sont dans le spectre rouge et s'éloignent de nous.
19:59On s'en sert pour déterminer à quelle vitesse la galaxie s'éloigne de nous.
20:05Ces données nous informent sur le comportement de tout l'univers, sur son expansion.
20:13L'interprétation des décalages vers le rouge est essentielle pour prédire l'avenir de l'univers.
20:18Depuis quelques années, nous sommes capables d'obtenir de meilleures images du cosmos.
20:23Elles nous ont appris que le décalage vers le rouge des galaxies lointaines est plus important qu'on ne le prévoyait.
20:32Les implications de cette découverte sont renversantes.
20:35Non seulement l'univers s'étend, mais en plus, il y a de l'énergie.
20:40L'énergie, c'est l'énergie de l'univers.
20:42Les implications de cette découverte sont renversantes.
20:45Non seulement l'univers s'étend, mais en plus, son expansion s'accélère.
20:50Rien dans le cosmos observable n'explique ce phénomène, et pourtant, les données sont irréfutables.
20:57Cela signifie qu'une force invisible travaille contre la gravité.
21:02Les cosmologistes l'ont baptisé énergie sombre.
21:07Quand l'univers était jeune, la gravité était la force dominante.
21:10À la surface de l'eau, on a des particules qui représentent les galaxies et qui sont unies par la gravité.
21:17Il y a environ 7 milliards d'années, l'énergie sombre et la gravité étaient à peu près en équilibre.
21:22Mais l'univers a continué de s'étendre, la densité a faibli, l'énergie sombre s'est mise à prendre le dessus,
21:28et c'est là que l'expansion de l'univers a commencé à s'accélérer.
21:31À présent, l'énergie sombre est la propriété dominante de l'espace.
21:36L'univers a commencé avec une certaine quantité d'énergie, et nous essayons aujourd'hui de découvrir quelle est cette quantité.
21:42Nous savons que l'univers s'agrandit avec le temps, nous savons aussi que l'expansion de l'univers s'accélère,
21:49mais ce que nous ignorons, c'est si elle va ralentir ou pas.
21:53Nous cherchons encore à le comprendre.
21:55Pour comprendre quel destin attend l'univers, nous devons savoir quelle quantité d'énergie et quelle quantité de matière il y a.
22:06L'histoire de l'univers est une bataille entre la matière noire et l'énergie sombre.
22:11Ces deux forces sont en opposition.
22:13Ce sont à la fois l'histoire et le destin de l'univers qui dépendent de la lutte entre ces deux forces.
22:20La théorie du Big Crunch reposait sur l'idée que la matière noire était la force dominante.
22:26Mais aujourd'hui, les astronomes pensent que l'énergie sombre pourrait être bien plus puissante.
22:32Si c'est le cas, l'issue pourrait être spectaculaire et violente.
22:37Elle disloque les systèmes solaires, elle disloque les étoiles, et pour finir, elle devient tellement puissante qu'elle disloque la matière elle-même.
22:44Elle brise les liens, elle sépare les atomes, elle réduit tout en particules élémentaires, et c'est la fin de l'univers.
22:54Le combat entre la matière noire, la force qui maintient la cohésion de l'univers,
23:00et l'énergie sombre, la force qui cherche à le déchirer, mènent progressivement l'univers à sa perte.
23:09Si la matière noire l'emporte, l'univers pourrait s'effondrer.
23:13Si l'énergie sombre domine le cosmos, il risque d'être déchiré.
23:18L'expansion devient si puissante qu'elle détruit l'univers tout entier.
23:23Ce serait un étrange coup du sort.
23:26L'énergie sombre, la force qui a propulsé la matière pour former un univers magnifique,
23:31continuerait de le faire s'étendre pour l'entraîner vers la mort.
23:39Pour savoir si l'énergie sombre est bel et bien en train de gagner la bataille,
23:43les scientifiques doivent d'abord découvrir à quelle vitesse l'univers s'étend.
23:52L'aspect le plus remarquable de l'univers, c'est qu'il s'étend.
23:56Les galaxies s'écartent les unes des autres.
23:59Quand on observe le ciel, on voit des étoiles, des galaxies, des amas de galaxies,
24:04et tout ça s'éloigne de nous.
24:09On peut l'illustrer avec ce ballon.
24:15On voit que tous les points dessinés sur ce ballon noir s'écartent les uns des autres.
24:27Mais il y a autre chose que nous savons sur l'univers.
24:31C'est que son expansion va de plus en plus vite.
24:35Il s'agrandit à un rythme de plus en plus élevé.
24:41On ne sait pas exactement à quelle vitesse l'expansion accélère,
24:45mais si elle va suffisamment vite, quelque chose de terrible pourrait se produire,
24:49un déchirement de l'univers.
24:53C'est parfait. C'est super que tu aies installé ça.
24:56C'est la version géante d'une démonstration que je fais en classe.
24:59Le professeur Caldwell prépare une expérience qui montrera
25:02comment l'énergie sombre agit sur l'expansion de l'univers.
25:06Il va utiliser un pistolet de paintball monté sur une voiture.
25:10On peut régler l'angle absolument à l'angle de l'univers.
25:14On peut régler l'angle de l'univers à l'angle de l'espace.
25:19On peut régler l'angle absolument comme tu veux.
25:23Je pense qu'un peu plus vers le sol, ce serait mieux.
25:27Ça te va comme ça ?
25:30Oui, c'est bien.
25:33La voiture descend une pente en roue libre.
25:36La pesanteur tire le véhicule de la même façon
25:39que l'énergie sombre propulse l'univers et le fait s'étendre.
25:44La pesanteur tire le véhicule de plus en plus vite.
25:48Le pistolet tire ses billes de peinture à une seconde d'intervalle.
25:53Caldwell mesure la distance entre les tâches de peinture
25:56pour calculer à quel rythme le véhicule accélère.
26:00Il utilisera ces données pour comparer la pesanteur
26:03à l'énergie sombre du cosmos.
26:07On a commencé à envisager un grand déchirement
26:11quand on a découvert que l'expansion de l'univers s'accélérait.
26:15Le degré d'accélération est inconnu
26:18et les astronomes travaillent d'arrache-pied
26:21pour déterminer avec précision la vitesse de l'expansion
26:24et les détails de l'évolution passée de l'univers.
26:27À partir de là, on pourra s'intéresser à son évolution future.
26:31On ne sait pas exactement à quelle vitesse il accélère
26:35mais certains éléments indiquent qu'il a franchi un palier
26:38au-delà duquel on risque un effet d'emballement
26:41capable de déchirer l'univers.
26:45Alors ?
26:47Super, ça va fournir de bonnes données.
26:50Parfait. On mesure ?
26:53Je te donne ce bout.
26:59Ça nous fait 1,73 mètre et demi.
27:02Le but de cette expérience est d'établir des parallèles
27:05entre la voiture propulsée par la gravité
27:08et l'univers en accélération.
27:13Les intervalles s'agrandissent assez vite.
27:19Au bout de quelques mesures, la distance entre les tâches de peinture
27:22a presque été multipliée par 7.
27:27Si la voiture était dans l'espace, à ce rythme,
27:30elle se déplacerait à plus de 160 km heure au bout d'une minute
27:33et à plus de 1600 au bout de 10 minutes.
27:36Ça s'agrandit.
27:48Ici, on a 12,90 mètre.
27:51Pour Robert Caldwell, la question est de savoir
27:54si le même genre d'expansion et d'accélération
27:57se produit à l'échelle cosmique.
28:02Les capsules sont en quoi ? En plastique ?
28:05C'est de la gélatine. Elles sont biodégradables.
28:08On peut les manger, si on veut.
28:11Voici les données que j'ai collectées avec Eric.
28:14La distance cumulative parcourue par la voiture
28:17en tant que fonction du temps.
28:20Ça nous donne cette belle parabole.
28:23C'est exactement ce que l'on attend d'un corps en accélération.
28:26C'est un autre calcul qui porte sur l'accélération de l'univers.
28:32Les calculs de Robert Caldwell montrent que les forces terrestres
28:35sont semblables aux forces de l'espace.
28:38Cette démonstration donne un aperçu du rythme effréné
28:41de l'expansion du cosmos.
28:47Un coup d'œil ne suffit pas pour apprécier la correspondance.
28:50Mais je peux vous affirmer que les statistiques indiquent
28:53qu'un univers en accélération colle très bien à ces données.
29:00Si, comme la voiture, l'expansion de l'univers
29:03s'accélère continuellement, dans des milliards d'années,
29:06il pourrait se déchirer.
29:19Toutes les étoiles lointaines et les galaxies
29:22seront éloignées les unes des autres et de nous.
29:26On n'aura pas le temps de basculer dans le froid et la solitude.
29:29Ce sera spectaculaire et violent.
29:34Les étoiles, les planètes et même les atomes
29:37seront disloqués avant que l'univers ne prenne fin.
29:44Ça n'arrivera pas avant au moins 50 milliards d'années,
29:47mais ça n'en est pas moins fascinant.
29:53À quoi ressembleraient des atomes qui se disloquent ?
29:56Ces tasses sont des objets solides.
29:59Les atomes s'assemblent pour créer un objet
30:02capable de contenir un cappuccino sans qu'une goutte ne fuie.
30:06Entrons dans la tasse, comme si nous naviguions dans le cosmos.
30:10Nous passons les molécules pour entrer dans les atomes.
30:13La tasse n'est qu'un tissu de particules atomiques
30:16qui ont formé des liens pour devenir de la matière.
30:23Si ces particules devaient être éloignées,
30:26les liens qui maintiennent la cohésion de la tasse ne fonctionneraient plus.
30:29Les atomes ne regrouperaient plus les molécules,
30:32les connexions entre les particules élémentaires se dissoudraient,
30:35la matière cesserait d'exister.
30:38Elle se désintégrerait.
30:41Voilà la fin que Robert Caldwell promet à l'univers.
30:48Si vous vous trouviez sur la Terre
30:50ou sur une autre planète encore existante au moment de la catastrophe,
30:53vous verriez une sorte de mur d'obscurité s'approcher de vous
30:56et à mesure que ce mur s'approcherait,
30:59les étoiles disparaîtraient, les galaxies disparaîtraient
31:02et pour finir, le mur encerclerait la planète.
31:07Assez vite, les atomes eux-mêmes seraient disloqués
31:10et voilà, le mur d'obscurité se réduit en un point
31:13et ça représente la fin de l'univers.
31:16À en croire Robert Caldwell,
31:19la chose n'arrivera pas avant 50 milliards d'années,
31:22ce qui lui laisse tout le temps d'affiner ses recherches.
31:25C'est un peu comme une enquête policière.
31:28On essaie de découvrir qui est coupable de l'accélération cosmique.
31:31On pense connaître son nom,
31:34ce serait l'énergie sombre,
31:37mais on ignore son mode opératoire,
31:40on ignore comment elle fonctionne.
31:43Alors nous avons besoin de plus d'informations
31:46sur la physique de l'énergie sombre.
31:49Nous voulons découvrir ce qu'elle fait et de quoi elle est constituée.
31:52En répondant à ces questions, nous serons capables
31:55de comprendre quel sera le destin de l'univers.
32:01Le grand déchirement est une des théories.
32:04Au-dessus de l'atmosphère terrestre,
32:07le télescope Hubble fournit aux scientifiques des indices
32:10de l'énergie sombre.
32:13L'énergie sombre est une énergie volante,
32:16mais tout aussi inévitable.
32:22L'univers s'étend.
32:25Si son accélération est suffisamment rapide,
32:28il risque de finir dans un grand déchirement.
32:35Il est aussi possible qu'il continue de s'étendre,
32:38mais il ne se déchirerait pas.
32:41Il deviendrait obscur, froid et sans vie.
32:44Si l'énergie sombre qui permet à l'univers de s'étendre
32:47garde le rythme d'aujourd'hui,
32:50l'univers continuera son expansion infiniment
32:53et terminera dans un triste état.
32:56Au final, il se refroidira, tout se glacera.
32:59Les indices en faveur de cette théorie de la mort thermique
33:02et de toutes les autres
33:06Il est en orbite autour de la Terre depuis 1990
33:09et profite d'une vue dégagée sur le cosmos.
33:13Il transmet des images extraordinairement nettes,
33:16détaillées et instructives.
33:26Voici un exemple de champ profond
33:29que Hubble a pu photographier.
33:33On pointe le télescope sur toute une région de l'espace.
33:38Quand vous l'observiez avec des images prises au sol,
33:41comme c'était le cas avant le lancement de Hubble,
33:44elle faisait la taille d'un timbre-poste.
33:48Soudain, avec le premier champ profond photographié par Hubble,
33:51on a découvert 4000 galaxies semblables à celle-ci
33:54et qui n'étaient pas visibles depuis la Terre.
33:57Il a une puissance incroyable.
34:00Chacune de ces traînées est une galaxie
34:03qui contient environ 100 milliards d'étoiles.
34:09Les astronomes attendent avec impatience
34:12toutes les images transmises par Hubble.
34:15Elles les rapprochent de la clé de l'énigme.
34:19Avec un traitement d'images informatiques
34:22et une différenciation d'images prises sur différentes nuits,
34:25on peut extraire les autres galaxies du cliché
34:28et il ne reste que cette tâche.
34:31C'est une supernova qui n'aurait jamais pu être découverte
34:34avant le lancement du télescope spatial Hubble.
34:45Hubble voit plus que des étoiles et des galaxies.
34:48Il est sur la piste d'un des composants clés de l'espace.
34:52Cet ingrédient invisible que certains estiment capable
34:55de freiner l'énergie sombre et de causer une mort thermique,
34:58c'est la matière noire.
35:04Les scientifiques décrivent la matière noire
35:07comme la substance qui maintient la cohésion de l'univers.
35:10Elle pourrait empêcher qu'un grand déchirement ne se produise.
35:13Les preuves de son existence ont été apportées
35:16par des images de galaxies voisines de la nôtre.
35:19On a parfois l'impression que d'autres galaxies les entourent,
35:22mais en réalité, elles ne se trouvent pas là du tout.
35:25Ce sont des reflets de galaxies plus lointaines.
35:28Les astronomes pensent que cette illusion d'optique
35:31pourrait être l'œuvre de la matière noire.
35:34Elle causerait une étrange distorsion de la lumière
35:37appelée mirage gravitationnel.
35:41La lumière des galaxies lointaines est littéralement tordue
35:44par la courbure de l'espace due aux étoiles
35:47et la matière noire qui se trouve sur son chemin.
35:50Plus il y a de matière noire entre la Terre et une galaxie,
35:53plus la lumière est déviée.
35:59Le mirage gravitationnel est un outil extraordinaire pour l'astronome
36:02car en mesurant la déformation des galaxies lointaines,
36:05nous pouvons tracer la distribution de la matière noire.
36:12Dans le ciel, on observe une disposition des galaxies,
36:15mais la lumière de ces galaxies est modelée
36:18par des amas de matière noire.
36:21Ce qu'on voit n'est pas la réalité.
36:24C'est un petit peu comme porter des lunettes sans le savoir.
36:28Si on peut évaluer le niveau de déformation,
36:31on peut faire une cartographie de la matière noire.
36:34Et quand il y a de la matière noire à tel endroit,
36:37il faut se demander si, autour, l'Univers se comporte
36:40comme la gravité le voudrait ou pas.
36:43Si l'Univers se comporte légèrement moins,
36:46c'est que l'énergie sombre est peut-être en train de changer dans ces régions.
36:52En déterminant si c'est la matière noire ou l'énergie sombre qui domine,
36:55les scientifiques seront plus à même de dire
36:58si notre destin sera scellé par une mort thermique
37:01ou un grand déchirement.
37:04Les indices dont nous disposons penchent en faveur de l'énergie sombre.
37:07Mais de combien l'emporte-t-elle ?
37:10Pour répondre à cette question, les astronomes doivent trouver le moyen
37:13de mesurer la vitesse à laquelle l'Univers s'étend.
37:19Sur Terre, la vitesse d'un objet est facile à évaluer.
37:22Un avion, par exemple, est suffisamment proche
37:25pour qu'on puisse l'observer et calculer sa vitesse
37:28en chronométrant le temps qu'il met pour se rendre d'un point à un autre.
37:36Mais la lumière d'une étoile peut voyager des millions
37:39de milliards d'années avant d'être vue depuis la Terre.
37:43Au moment où elle arrive ici, l'étoile est partie depuis longtemps
37:46et elle est trop loin pour qu'on puisse évaluer sa vitesse
37:49ou la distance parcourue avec certitude.
37:54Pour résoudre le mystère de la vitesse d'expansion,
37:57les scientifiques ont besoin d'images du cosmos plus précises.
38:04On ne pouvait même pas observer ces galaxies
38:07sans le lancement du télescope spatial Hubble.
38:10Récemment, on a fait un bond technologique étourdissant.
38:13Il nous a permis de cartographier l'évolution de l'Univers
38:16d'une façon qu'on n'aurait jamais imaginée auparavant.
38:23L'amélioration des images facilite le travail des astronomes.
38:29Si l'Univers continue de s'étendre,
38:32pour finir, toutes les sources d'énergie,
38:35comme la Terre et les étoiles, s'épuiseront et mourront.
38:38L'Univers deviendra très froid et il y aura une mort thermique.
38:43Dans ce scénario, la Terre deviendrait une planète froide et solitaire.
38:48Les distances entre étoiles seraient si étendues
38:51qu'on ne pourrait même plus les voir.
38:56Avec le temps, elles s'éteindraient
38:59et tout l'Univers se glacerait.
39:05Ces idées découlent des travaux d'Einstein et d'Hubble.
39:08Mais ni l'un ni l'autre n'ont vécu suffisamment longtemps pour voir ces résultats.
39:17Imaginez un peu ce que penseraient Einstein et Hubble
39:20s'ils étaient là pour voir les progrès effectués sur le sujet.
39:25Pour Einstein, l'expansion de l'Univers
39:28était la conclusion naturelle de ses équations.
39:31Mais le fait que l'Univers ne donnait pas l'impression de changer
39:34n'a pas de sens.
39:37Et Edwin Hubble cherchait en vain à prouver
39:40que l'expansion de l'Univers ralentissait.
39:43En fait, ils se trompaient tous les deux.
39:46Elle accélère.
39:49À l'époque où Einstein a élaboré sa théorie générale,
39:52on ne savait pas qu'il y avait d'autres galaxies en dehors de la nôtre
39:55et on ignorait que l'Univers s'étendait.
39:58Même si ses équations montraient que l'Univers devait s'agrandir,
40:01il n'avait pas assez confiance en ses calculs
40:04pour affirmer que l'Univers s'étendait ou se rétractait.
40:11Reste que son travail a mené à la découverte de la matière noire
40:14et de l'énergie sombre,
40:17les forces capables de provoquer le Big Freeze.
40:20Cette sphère illustre les principes de cette mort thermique.
40:23Les billes qui en sortent
40:26sont comme les étoiles qui se sont formées après le Big Bang.
40:30L'énergie sombre les propulse vers l'extérieur.
40:33La matière noire les ralentit.
40:36Dans le cas d'un Big Freeze, l'expansion se poursuivrait,
40:39mais le combustible nucléaire qui fait brûler les étoiles
40:42finirait par s'épuiser.
40:49Pour nous, la première chose à disparaître
40:52serait la lumière du Soleil.
40:56Il se ternit à mesure qu'il brûle ses dernières réserves.
40:59La Terre gèle et la vie disparaît.
41:05Des milliards d'années après la disparition des humains,
41:08le cosmos s'étend hors de vue.
41:13Il restera peut-être quelques étoiles récentes,
41:16mais la plupart se seront éloignées depuis bien longtemps.
41:20La fournaise qui alimente l'univers s'éteint.
41:23Le cosmos assombrit, continue de s'étendre
41:26et n'est plus qu'un vestige gelé et sans vie.
41:37Si ça continue ainsi,
41:40si rien ne change dans la composition de la densité d'énergie,
41:43l'univers s'étendra toujours.
41:46Il deviendra de plus en plus froid
41:49et pour finir, même les galaxies voisines de la nôtre
41:52s'éloigneront tellement qu'on ne pourra plus les voir.
42:01Les astronomes ont encore beaucoup à apprendre
42:04sur l'influence de l'énergie sombre et de la matière noire.
42:07Une bonne partie de leurs informations récentes
42:10viennent de cette sonde lancée dans l'espace.
42:13Elle va les aider à comprendre l'histoire et le destin de l'univers.
42:29La nuit, le ciel nous apparaît comme un lieu calme et paisible.
42:32Mais en réalité, il court à sa perte.
42:36Les avancées scientifiques rapprochent les astronomes
42:39de la clé de l'énigme.
42:46Elles pourraient se trouver dans cette image multicolore.
42:51C'est une carte de l'univers peu après sa création.
42:54Elle nous raconte une histoire
42:57qui se déroule dans l'espace.
43:00La machine qui a fourni ces images est le WMAP,
43:03le Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,
43:06un satellite de la NASA
43:09qui travaille nuit et jour à la cartographie du cosmos.
43:12Ce qu'on voit ici, ce sont les lignes de la carte du cosmos.
43:15C'est une carte de l'univers.
43:18C'est une carte de l'univers.
43:21C'est une carte de l'univers.
43:24C'est une carte de l'univers.
43:27Ce qu'on voit ici, ce sont les limites de l'univers visible.
43:30Il s'agit de la lumière que le WMAP mesure,
43:33les restes de chaleur du Big Bang.
43:36C'est la plus ancienne lumière que l'on peut voir dans le cosmos.
43:39Ce fossile des débuts de l'univers nous en dit long
43:42sur la composition de la matière de l'époque,
43:45sur le rythme d'expansion et sur les conditions
43:48qui régnaient à la naissance de l'univers.
43:51Le WMAP est l'une des grandes innovations astronomiques du 21e siècle.
43:55Auparavant, rien ne pouvait fournir une image aussi claire
43:58des restes d'énergie du Big Bang.
44:01Ce que les scientifiques appellent le fond diffus cosmologique.
44:08Le WMAP mesure les différences de température de ce fond.
44:11Elles peuvent nous apprendre quelle force dominera l'univers
44:14et comment cette force mènera le cosmos à sa fin.
44:17Les taches bleues sont des régions
44:20où le rayonnement produit par le Big Bang
44:23est légèrement plus froid que la moyenne.
44:26Et les taches rouges sont des régions
44:29légèrement plus chaudes que la moyenne.
44:32Les différences de température révélées par le WMAP
44:35donnent des indications sur la nature de la matière
44:38et de l'énergie que contient l'univers.
44:41En analysant cette lumière,
44:44les scientifiques trouvent non seulement des indices
44:47sur la substance de l'univers, mais aussi sur sa destinée.
44:52A l'œil nu, on ne capte qu'une infime partie du spectre électromagnétique.
44:55On a donc recours à des longueurs d'ondes plus grandes.
44:58Le WMAP mesure les mêmes ondes
45:01qu'utilise un four à micro-ondes pour chauffer de l'eau.
45:06Le WMAP est capable de détecter
45:09des variations de température d'un millième de degré.
45:14Cette sensibilité permet de calculer
45:17les proportions de matière noire et d'énergie sombre.
45:22On assemble toutes ces mesures
45:25et on dresse une carte de ces variations.
45:28En augmentant le contraste,
45:31on peut aller au-delà de cette lueur uniforme
45:34issue du Big Bang
45:37et chercher une variation.
45:40Une fois que Gary Inchow ajuste le contraste,
45:43la carte du WMAP prend vie.
45:48Observer les images du WMAP revient à effectuer
45:51un voyage à travers l'espace et le temps
45:54pour mieux comprendre l'avenir de l'univers.
46:09En s'éloignant de la sonde
46:12et de ce chemin de la lumière qu'elle collecte,
46:15nous passons Mars, Jupiter et Saturne
46:18dont la lumière met une heure pour arriver sur Terre.
46:25Après avoir quitté la voie lactée,
46:28nous passons Andromède, la galaxie la plus proche de la nôtre.
46:31Sa lumière met 2,3 millions d'années pour arriver sur Terre.
46:34Nous avons donc parcouru 2,3 millions d'années à travers le temps.
46:43Pour finir, nous arrivons 13 milliards d'années en arrière,
46:46au début de la lumière visible.
46:51Avant cela, l'hydrogène surchauffé est partout.
46:54Le WMAP peut remonter jusqu'à ce point de l'histoire.
47:01Il confirme des failles de lumière
47:04et des effets de l'hydrogène sur la Terre.
47:07C'est le premier exemple de ce qui se passe dans l'univers.
47:10Il confirme des failles essentielles concernant l'univers
47:13et ce qui le tuera.
47:19Le WMAP entr'ouvre une fenêtre sur le dernier acte du cosmos.
47:22Ses informations, combinées au travail des astronomes,
47:25ont mené à des découvertes étourdissantes
47:28sur l'expansion rapide de l'univers.
47:31Elles confortent la théorie de l'énergie sombre
47:34et la possibilité d'une mort thermique
47:37ou d'un grand déchirement.
47:40Grâce aux données que nous avons depuis 10 ans,
47:43nous savons qu'entre la matière noire et l'énergie sombre,
47:46il y a un rapport de 2 pour 1 en faveur de l'énergie sombre.
47:49C'est le principal composant de l'énergie de l'univers.
47:52Les preuves sont là.
47:55L'énergie sombre prend le dessus.
47:58Pour les astronomes, c'est un élément capital.
48:01Avant la découverte de l'énergie sombre,
48:04les choses étaient plus simples.
48:07En déterminant la quantité de matière présente dans l'univers,
48:10on pouvait se prononcer sur son destin.
48:13Cette époque est révolue.
48:16Les preuves s'accumulent et confirment que l'univers
48:19continuera de s'étendre.
48:22Reste à savoir s'il le fera jusqu'à en mourir.
48:25En l'espace d'un siècle, nous avons fait d'immenses progrès
48:28dans l'étude de l'univers et de son expansion.
48:31Mais cela a suscité plus de questions que de réponses,
48:34et je pense que la décennie à venir sera encore plus passionnante.
48:39En tant qu'astronomes, nous sommes face à une multitude
48:42de défis que nous ont lancés les théoriciens,
48:45et nous essayons de répondre rapidement à toutes ces questions.
48:48Je trouve ça très excitant, car lorsqu'on peut observer
48:51quelque chose, on le met à l'épreuve.
48:54Et c'est ça, la science.
48:57Le combat entre la matière noire et l'énergie sombre
49:00va continuer des milliards d'années.
49:03Quand le dernier acte se jouera, les humains auront disparu
49:06depuis longtemps.
49:09Mais avant cela, ils auront poursuivi un but passionnant.
49:12Comprendre comment l'univers est né,
49:15comment il fonctionne, et comment il finira.
49:18C'est une quête sans fin.
49:21Le moteur de l'astronomie, c'est de comprendre
49:24pourquoi l'univers est fait, quelle est la nature de la matière noire,
49:27et, le plus grand de tous les mystères,
49:30savoir ce qui scellera le destin de l'univers.