Sciences · Astronomie et espace
L’énergie noire
L’énergie noire est le nom donné à la cause inconnue de l’accélération de l’expansion de l’Univers, découverte en 1998. Elle représenterait environ 68 % du contenu énergétique de l’Univers.
Mis à jour le 3 min de lecture
L’énergie noire est l’une des plus grandes énigmes de la physique. On ne sait ni ce qu’elle est, ni d’où elle vient : on sait seulement que l'expansion de l’Univers accélère depuis environ 5 milliards d’années, alors que la gravitation de la matière devrait la freiner. Le terme « noire » signifie simplement qu’elle n’émet ni n’absorbe aucune lumière. Elle ne doit pas être confondue avec la matière noire, qui attire au lieu de repousser.
La découverte de 1998
Dans les années 1990, deux équipes concurrentes, le Supernova Cosmology Project (dirigé par Saul Perlmutter) et le High-Z Supernova Search Team (Brian Schmidt et Adam Riess), mesurent la distance de supernovas de type Ia lointaines. Ces explosions ont un éclat maximal presque constant : leur éclat apparent indique leur distance.
Elles s’attendaient à mesurer le ralentissement de l’expansion. Elles trouvent l’inverse : les supernovas lointaines sont moins brillantes que prévu, donc plus éloignées, ce qui signifie que l’expansion s’est accélérée. Les trois chercheurs reçoivent le prix Nobel de physique en 2011.
De quoi est fait l’Univers ?
| Composant | Part du contenu actuel (mission Planck, 2018) |
|---|---|
| Énergie noire | environ 68 % |
| Matière noire | environ 27 % |
| Matière ordinaire (atomes) | environ 5 % |
Ces proportions sont confirmées indépendamment par le fond diffus cosmologique, par la répartition des galaxies et par les supernovas. Toute la matière visible, étoiles, planètes, gaz, ne représente qu’une petite fraction de l’ensemble.
Qu’est-ce que l’énergie noire pourrait être ?
| Hypothèse | Idée | Conséquence |
|---|---|---|
| Constante cosmologique | Énergie du vide, identique partout et toujours | L’accélération se poursuit indéfiniment |
| Quintessence | Champ d’énergie qui évolue lentement dans le temps | L’accélération peut varier |
| Gravité modifiée | La relativité générale serait incomplète aux très grandes échelles | Pas besoin d’énergie nouvelle |
La physique quantique prédit bien une énergie du vide, mais sa valeur théorique dépasse la valeur mesurée d’un facteur colossal, de l’ordre de 10^120 : c’est l’un des pires désaccords entre théorie et observation de toute la physique.
Les mesures récentes
Plusieurs grands programmes mesurent l’histoire de l’expansion avec une précision croissante :
- DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), en Arizona, cartographie des dizaines de millions de galaxies et de quasars. Ses résultats de 2024 et 2025 suggèrent que l’énergie noire pourrait s’affaiblir avec le temps, ce qui contredirait la constante cosmologique. Le signal n’atteint pas encore le niveau de certitude requis pour une découverte.
- Euclid, télescope spatial de l’ESA lancé le 1er juillet 2023, cartographie la forme et la distance de plus d’un milliard de galaxies.
- L’observatoire Vera-Rubin, au Chili, dont les premières images ont été publiées en 2025, suivra des milliards de galaxies et de nombreuses supernovas.
- Le télescope spatial Nancy-Grace-Roman de la NASA doit compléter ces mesures.
Quel avenir pour l’Univers ?
Le destin de l’Univers dépend de la nature de l’énergie noire :
- si elle est constante, l’expansion accélère indéfiniment : les galaxies lointaines sortent peu à peu de notre horizon et l’Univers devient froid et vide, scénario appelé « grand gel » ou mort thermique ;
- si elle se renforce, elle pourrait déchirer galaxies, étoiles puis atomes : c’est le « grand déchirement » (Big Rip), jugé peu probable ;
- si elle s’affaiblit ou change de signe, l’expansion pourrait ralentir, voire s’inverser en « grand effondrement » (Big Crunch).
Questions fréquentes
Quelle différence entre énergie noire et matière noire ?
La matière noire attire gravitationnellement et maintient les galaxies et les amas. L’énergie noire agit comme une répulsion à l’échelle de l’Univers entier et accélère son expansion. Toutes deux restent de nature inconnue.
L’énergie noire agit-elle sur la Terre ?
Son effet existe en principe partout, mais il est infime à l’échelle d’une planète, d’une étoile ou d’une galaxie, où la gravitation domine. Elle ne se manifeste qu’entre amas de galaxies.
L’énergie noire existe-t-elle vraiment ?
L’accélération de l’expansion est solidement établie par plusieurs méthodes indépendantes. « Énergie noire » est le nom de sa cause, dont la nature reste à découvrir.