Démystifier la science Le mystère de l’âge de l’Univers

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L’âge de l’Univers n’est-il pas beaucoup plus élevé que 13,8 milliards d’années ?
— Alain Wood

Probablement pas, malgré les études publiées de temps à autre qui estiment que l’Univers est beaucoup plus vieux que 13,8 milliards d’années.

« On évalue l’âge de l’Univers avec plusieurs méthodes », explique Charles Steinhardt, un astrophysicien de l’Université de Copenhague qui a beaucoup travaillé ces dernières années sur le problème des « galaxies impossibles ».

Les galaxies impossibles sont très vieilles et plus massives que ce qui est prévu avec les modèles actuels de formation des étoiles. Certaines ont été découvertes par le télescope spatial James Webb, qui scrute les confins de l’Univers à partir d’une orbite distante de 1,5 million de kilomètres de la Terre.

« Des collègues ont proposé que ces galaxies très vieilles et plus massives que prévu montrent que l’Univers est plus vieux que 13,8 milliards d’années », dit M. Steinhardt.

Au fil de plusieurs articles, l’astrophysicien a montré qu’en modifiant, par exemple, la quantité de matière qui se retrouve dans les étoiles, la température de l’Univers au cours des centaines de millions d’années après sa naissance et la proportion de petites et grandes étoiles, on peut facilement expliquer les galaxies impossibles.

« Les étoiles plus grosses sont beaucoup plus lumineuses. Mais s’il y a plus de petites étoiles par rapport aux grosses, on a des galaxies plus massives. Pour ce qui est de la température, actuellement on utilise la température actuelle de l’Univers, 10 à 20 degrés Kelvin (soit - 263 à - 253 ^oC). Mais il semble que 500 millions d’années après le Big Bang [NDLR : le début de l’Univers], la température était de 30 à 40 degrés Kelvin. Et dans les nuages de gaz où se forment les galaxies, la température est plus élevée. Ça modifie les équations de formation des galaxies. »

Ambulances

Le « décalage vers le rouge » (redshift) et la vitesse d’expansion de l’Univers sont d’autres manières de calculer l’âge de l’Univers. Le décalage vers le rouge est l’équivalent de l’effet Doppler, qui explique pourquoi la sirène d’une ambulance qui se dirige vers nous semble plus aiguë que lorsqu’elle s’éloigne – à cause de variations de fréquences du son. Les objets célestes qui s’éloignent de nous sont plus rouges et ceux qui se rapprochent plus bleus, à cause de variations de fréquences de la lumière. Les galaxies les plus vieilles, donc les plus lointaines, s’éloignent plus vite – donc sont plus rouges.

Pour ce qui est de la vitesse d’expansion de l’Univers, elle est notamment calculée par rapport au fond diffus cosmologique (FDC ou CMB), la toile de fond de l’Univers, qui est constitué de radiations datant des débuts de l’Univers.

L’été dernier, un astrophysicien de l’Université d’Ottawa, Rajendra Gupta, a publié dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society une étude affirmant, notamment sur la base des observations du James Webb, que l’Univers est deux fois plus vieux que prévu. Les critiques ont souligné que le modèle de formation des galaxies qu’il propose ne tient pas compte de plusieurs autres manières de calculer l’âge de l’Univers, notamment par rapport au FDC. En entrevue M. Gupta a indiqué que ses réponses à ces critiques, notamment pour ce qui est du FDC, ont été soumises à des revues scientifiques.

« Je pense que de plus en plus, on va se rendre compte que notre modèle de formation des galaxies est très incomplet », dit Laurence Perreault-Levasseur, astrophysicienne à l’Université de Montréal, à qui La Presse a demandé de commenter l’étude de M. Gupta. « C’est intéressant d’explorer d’autres théories, mais la façon dont l’expansion de l’Univers mène à un décalage vers le rouge des photons est très bien comprise, et la physique du CMB est également bien comprise. Ça nous mène au calcul “standard” de l’âge de l’Univers, et je ne pense pas qu’à ce point-ci on ait assez d’évidences pour challenger ce calcul. »

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