Le tournant

~9,8 Ga (découverte en 1998)

Une expansion qui devait ralentir

Le chapitre précédent s'est arrêté sur un compte qui ne boucle pas. Toute la matière de l'Univers, ordinaire et noire, ne fournit qu'environ 31 % de la densité qu'exige un espace plat. Les 68 % qui manquent ne sont pas de la matière : ils ne se rassemblent pas en halos, ne dévient pas la lumière autour des amas et ne laissent pas de pic dans le fond diffus planck2018tab(→ chap. 21). Pendant presque toute l'histoire que ce livre a racontée, ces 68 % n'ont pourtant joué aucun rôle visible. Les premières étoiles, les galaxies de Webb, l'assemblage de la Voie lactée et la naissance du Soleil ont eu lieu dans un Univers gouverné par la matière.

Dans un tel Univers, l'expansion ralentit. Chaque morceau de matière attire tous les autres, et cette attraction s'oppose à l'éloignement mutuel des galaxies. Pendant la plus grande partie de l'histoire cosmique, la gravité de la matière a ainsi freiné l'expansion : les distances grandissaient autrefois plus vite qu'aujourd'hui (→ chap. 7)wiki-age. Jusqu'en 1998, les cosmologistes supposaient d'ailleurs un Univers fait de matière seule, dont l'expansion n'aurait jamais cessé de ralentir (→ chap. 7)Perlmutter 1999. La question ouverte portait sur l'ampleur de ce freinage, et deux équipes s'étaient donné pour but de la mesurer¹.

Tout ce chapitre repose sur un principe : la matière et l'énergie noire ne réagissent pas de la même façon à l'expansion. La matière se dilue wiki-de. Une quantité fixe de particules occupe un volume qui grandit, et sa densité baisse donc en proportion du volume. Quand les distances doublent, le volume est multiplié par huit, et la densité de la matière divisée par huit². L'énergie noire, elle, garde la même densité à mesure que l'espace grandit wiki-de. Elle ne se raréfie pas, et la part de chacune des deux composantes change donc avec le temps.

On peut suivre ce changement en remontant le temps avec les chiffres d'aujourd'hui. Planck donne, pour le présent, une densité de matière de 31,5 % et une densité d'énergie noire de 68,5 % de la densité critique planck2018tab. La matière pèse donc aujourd'hui un peu moins de la moitié de l'énergie noire. Quand l'Univers avait la moitié de sa taille actuelle, la matière était huit fois plus dense et l'énergie noire aussi dense qu'aujourd'hui. La matière faisait alors près de 80 % du total, l'énergie noire à peine plus de 20 %. À l'époque de la galaxie MoM-z14, vue 280 millions d'années après le début Naidu 2025, l'Univers était plus de quinze fois moins étiré, et l'énergie noire ne représentait plus que 0,06 % environ du contenu de l'Univers. Au moment où la première lumière s'est libérée, elle en faisait de l'ordre du milliardième³.

Deux conséquences en découlent. La première concerne les pourcentages. Les 68 % d'énergie noire du bilan cosmique ne valent qu'aujourd'hui. Il y a dix milliards d'années, la matière dominait, et ces 68 % ne s'appliquent à aucune des époques que les chapitres précédents ont décrites wiki-dewiki-chrono(→ chap. 21). C'est aussi pourquoi les dates du premier jour, les trois minutes de la nucléosynthèse et les 380 000 ans de la première lumière, ne dépendent presque pas de ce qu'est l'énergie noire (→ chap. 7).

La seconde conséquence concerne l'avenir de ce rapport de forces. Une densité qui baisse sans cesse finit toujours par passer sous une densité qui ne change pas, à condition que la seconde ne soit pas nulle. Aucun événement n'a donc déclenché la bascule qui suit. Elle découle des deux manières de se diluer, et le seul fait qu'il reste à établir est sa date.

La bascule, un peu après le Soleil

Les chronologies de référence font commencer l'ère dominée par l'énergie noire un peu moins de 10 milliards d'années après le Big Bang, plus de 9,8 milliards d'années wiki-chrono. Le Soleil naît environ 9,2 milliards d'années après le Big Bang : on obtient ce chiffre en retranchant les 4,57 milliards d'années des plus vieux solides du Système solaire des 13,8 milliards d'années de l'Univers Connelly 2012Woitke 2024(→ chap. 15). Quelques centaines de millions d'années séparent les deux dates, environ six cents. Sur l'année cosmique, la naissance du Soleil tombe à la charnière d'août et de septembre, et la bascule vers la mi-septembre, deux semaines plus tard (→ chap. 20).

Les deux dates n'ont pas le même statut. Celle du Soleil est lue dans des pierres, par la radioactivité, sans passer par la cosmologie. Celle de la bascule est calculée dans le modèle standard, comme toutes les dates du livre depuis le fond diffus. Personne n'a observé l'instant où l'énergie noire a dépassé la matière. On mesure des décalages vers le rouge, c'est-à-dire de combien l'Univers s'est étiré depuis que la lumière est partie, et l'on convertit ces décalages en âges en intégrant une histoire de l'expansion supposée par le modèle Hogg 1999(→ chap. 7). Le calcul peut se vérifier à la main pour la taille de l'Univers au moment de la bascule. Avec les densités de Planck, matière et énergie noire s'égalent quand l'Univers mesurait environ les trois quarts de sa taille actuelle⁴. Convertir cette taille en années demande en plus le taux d'expansion actuel, qui fait l'objet d'une tension ouverte (→ chap. 23). La date de 9,8 milliards d'années est donc précise dans le modèle et dépendante de lui.

Le moment où l'énergie noire l'emporte n'est pas celui où l'expansion commence à accélérer. Les tables du Particle Data Group, calculées avec les paramètres de Planck, placent le début de l'accélération à 7,70 milliards d'années, avec une incertitude de 0,10, pour un décalage vers le rouge de 0,636 pdg2019-astro. L'accélération a donc commencé environ deux milliards d'années avant que l'énergie noire ne domine, et un milliard et demi d'années avant la naissance du Soleil. Le Soleil est né dans un Univers qui accélérait déjà, mais où la matière pesait encore plus lourd que l'énergie noire⁵.

L'écart entre les deux dates a une cause précise, et le calcul la fait apparaître. À un décalage vers le rouge de 0,636, la densité de la matière vaut, avec les chiffres de Planck, à peu près deux fois celle de l'énergie noire⁶. L'énergie noire suffit donc à accélérer l'expansion dès qu'elle atteint la moitié de la densité de la matière. Autrement dit, à densité égale, son effet accélérateur est deux fois plus fort que l'effet de freinage de la matière. La raison tient à ce que la fiche appelle sa « pression négative », sur laquelle on reviendra plus bas wiki-de. Le mot « tournant » désigne donc, selon qu'on regarde le mouvement ou le bilan, deux moments distincts : vers 7,7 milliards d'années, l'expansion cesse de ralentir ; vers 9,8 milliards d'années, l'énergie noire devient la composante principale de l'Univers.

Depuis, l'expansion accélère, et cette accélération isole peu à peu les amas de galaxies les uns des autres⁷. Un amas est un rassemblement de galaxies que leur gravité mutuelle retient ; celui de Coma, où Zwicky a pesé la première masse invisible, en est un (→ chap. 21). L'accélération n'agit pas sur ce qu'une gravité retient : la Galaxie, le Système solaire et la Terre ne grandissent pas. Elle agit sur les distances qui séparent les amas, et ces distances grandissent de plus en plus vite. Ce que cela implique pour le ciel des astronomes à venir relève d'un autre chapitre 24Krauss 2007.

Aucune relation de cause ne relie la naissance du Soleil à la bascule, comme l'a déjà souligné le chapitre sur l'année cosmique (→ chap. 20). L'une tient à la dilution de la matière dans un Univers qui grandit. L'autre tient à l'effondrement d'un nuage de gaz dans une galaxie parmi des milliards. La coïncidence de date situe seulement le Soleil, et avec lui tout ce qui sera fait de sa matière, dans un Univers qui accélère.

1998 : chercher un freinage, trouver une accélération

Pour mesurer un freinage de l'expansion, il faut comparer deux choses pour des objets lointains : de combien leur lumière a été étirée, et à quelle distance ils se trouvent. La première se lit directement dans leur spectre, sous la forme du décalage vers le rouge Hogg 1999. La seconde est difficile à obtenir. La méthode la plus simple consiste à trouver des objets qui ont tous le même éclat réel. L'éclat apparent d'une source diminue comme le carré de sa distance : une source deux fois plus loin paraît quatre fois moins brillante. Si l'on connaît l'éclat réel d'une source, son éclat apparent donne donc sa distance⁸.

Les supernovas de type Ia jouent ce rôle. Le chapitre sur la forge les a rencontrées comme une source du fer : ce sont des explosions de naines blanches carbone-oxygène dans des systèmes doubles, où deux étoiles tournent l'une autour de l'autre Kobayashi 2020(→ chap. 12). Une naine blanche est le cœur mis à nu d'une étoile de masse faible ou moyenne qui a perdu son enveloppe. Ces explosions ont une luminosité quasi standard, et leur éclat apparent donne leur distance⁹. Elles sont en outre assez brillantes pour être vues à des distances où la lumière a voyagé plusieurs milliards d'années. La base de ce livre ne dit ni pourquoi leur éclat varie si peu, ni comment les astronomes corrigent ce « quasi » ; elle ne décrit pas non plus le mécanisme de l'explosion (→ chap. 12).

Le test repose sur un raisonnement simple. Le décalage vers le rouge d'une supernova lointaine dit de combien l'Univers s'est étiré pendant le trajet de sa lumière. Il ne dit pas combien de temps cet étirement a pris. Si l'expansion a ralenti, elle était plus rapide autrefois, et l'étirement mesuré s'est accompli en peu de temps : la lumière a voyagé moins longtemps, et la source est plus proche. Si l'expansion a accéléré, elle était plus lente autrefois, et le même étirement a pris plus de temps : la lumière a voyagé plus longtemps, et la source est plus loin, donc moins brillante¹⁰. Pour un même décalage vers le rouge, une supernova trop faible trahit une expansion qui a moins ralenti que prévu, ou qui a accéléré.

C'est ce que trouve l'équipe d'Adam Riess. Son article de 1998 porte un titre qui annonce le résultat : « Indices observationnels, tirés des supernovas, d'un Univers en accélération et d'une constante cosmologique ». Les supernovas Ia à grand décalage vers le rouge y sont, en moyenne, « 10 à 15 % plus lointaines » qu'attendu dans un Univers de faible densité de matière sans constante cosmologique Riess 1998. La comparaison est choisie pour être prudente. Un Univers peu dense est le moins freiné des Univers faits de matière seule, celui où les supernovas devraient déjà paraître le plus loin ; elles sont encore plus loin que cela¹¹. En éclat apparent, 10 à 15 % de distance en plus font des supernovas environ 17 à 24 % plus faibles que prévu¹².

L'équipe de Saul Perlmutter, le Supernova Cosmology Project, arrive au même résultat par ses propres observations. Elle analyse 42 supernovas à décalages vers le rouge compris entre 0,18 et 0,83 Perlmutter 1999. Pour un Univers plat, elle trouve une densité de matière Ωm de 0,28, avec une incertitude de +0,09 et −0,08, et une constante cosmologique positive avec une probabilité de 99 % Perlmutter 1999. La lettre Ω désigne une densité exprimée en fraction de la densité critique, celle qui rend l'espace plat (→ chap. 7). Dans un Univers plat, si la matière en fournit 28 %, il reste environ 72 % pour la constante cosmologique. Vingt ans plus tard, Planck donne 31,5 % de matière et 68,5 % d'énergie noire, des valeurs qui tombent dans la marge de 1999¹³.

Le résultat a pris ses auteurs à contre-pied. Les deux équipes cherchaient à mesurer de combien l'expansion ralentissait. Elles ont trouvé qu'elle ne ralentit plus : elle accélère¹. Que deux équipes indépendantes, avec leurs propres supernovas et leurs propres analyses, soient arrivées à la même conclusion en fait la force. Le prix Nobel de physique 2011 a récompensé Saul Perlmutter, Brian Schmidt et Adam Riess pour cette découverte wiki-de¹⁴.

La découverte a résolu en passant un problème plus ancien. Avant 1998, un Univers fait de matière seule, calculé avec les taux d'expansion mesurés à l'époque, paraissait plus jeune que ses plus vieilles étoiles Perlmutter 1999(→ chap. 7). L'accélération allonge l'âge calculé. Un Univers qui accélère aujourd'hui s'étendait plus lentement dans son passé récent, et il lui a fallu plus de temps pour atteindre sa taille actuelle wiki-age. L'équipe de Perlmutter en déduisait, pour un Univers plat, un âge d'environ 14,9 milliards d'années, calculé pour un taux d'expansion correspondant à h = 0,63, c'est-à-dire 63 kilomètres par seconde et par mégaparsec Perlmutter 1999. L'Univers cessait d'être plus jeune que ses étoiles. Le chapitre sur l'âge a montré que ce chiffre, ramené au taux d'expansion de Planck, tombe à moins de 1 % de la valeur actuelle (→ chap. 7).

Trois méthodes, un même trou

Une découverte qui ne reposerait que sur les supernovas resterait exposée à une objection. Une seule méthode, appuyée sur une seule sorte d'objet, peut être trompée par une propriété de cet objet que l'on comprend mal. Si les supernovas lointaines étaient réellement moins brillantes que les proches, pour une raison propre à leur explosion ou à leur environnement, elles paraîtraient plus loin sans que l'expansion y soit pour rien. La base ne documente pas les vérifications qu'ont faites les deux équipes sur ce point. Elle documente en revanche deux méthodes indépendantes, qui ne font appel à aucune explosion d'étoile.

La première lit une règle inscrite dans la répartition des galaxies. Avant 380 000 ans, la matière ordinaire et la lumière formaient un plasma parcouru d'ondes sonores, que la libération de la lumière a figées (→ chap. 6). La distance maximale qu'une de ces ondes a pu parcourir, l'horizon sonore, se calcule par la physique du plasma : 144,43 mégaparsecs, en distance ramenée à l'échelle d'aujourd'hui planck2018tab(→ chap. 7). Les ondes ont laissé une trace dans la matière elle-même. Autour de chaque surdensité initiale, un peu de matière s'est retrouvée à cette distance, et les galaxies qui en sont nées gardent une légère préférence pour cet écart entre elles. Les cosmologistes appellent cette trace les oscillations acoustiques des baryons, en abrégé BAO¹⁵.

En 2005, Daniel Eisenstein et ses coauteurs la détectent dans la répartition de 46 748 galaxies rouges lumineuses du relevé SDSS. Ils trouvent un pic dans la corrélation entre galaxies à une séparation de 100 h⁻¹ mégaparsecs, qui correspond « excellemment » à la forme et à la position prédites de l'empreinte des oscillations de l'époque de la recombinaison Eisenstein 2005. L'unité h⁻¹ Mpc exprime une distance dont la valeur dépend du taux d'expansion actuel, h valant ce taux divisé par 100 km/s/Mpc. Avec la valeur de Planck, la séparation vaut environ 148 mégaparsecs, soit près de 480 millions d'années-lumière, du même ordre que l'horizon sonore calculé¹⁶.

Cette empreinte fournit une règle dont on connaît la longueur. On la retrouve à différentes distances, donc à différentes époques ; l'angle sous lequel on la voit et son décalage vers le rouge donnent chaque fois une distance, et l'on peut ainsi retracer l'histoire de l'expansion indépendamment des supernovas Eisenstein 2005. La physique en jeu n'a rien de commun avec celle des supernovas. L'une repose sur l'acoustique d'un plasma primordial, l'autre sur l'éclat d'explosions d'étoiles. Le relevé DESI a porté la méthode à une autre échelle : ses données de 2025 comptent plus de 14 millions de galaxies et de quasars Desi 2025, et forment la plus vaste carte en trois dimensions de l'Univers jamais construite, qui retrace l'influence de l'énergie noire sur les onze derniers milliards d'années Lbl-desi 2025.

La seconde méthode indépendante est celle du chapitre précédent. La taille apparente du premier pic du fond diffus renseigne sur la courbure de l'espace wiki-cmb, et les données s'accordent avec un espace plat, un Univers « à densité critique » Hu 2002. Toute la matière, ordinaire et noire, n'en fournit qu'environ 31 % : Planck donne Ωm = 0,3153 ± 0,0073 planck2018tab. L'espace étant plat, ce qui manque vaut ΩΛ = 0,6847 ± 0,0073 planck2018tab. Le fond diffus seul contraint l'énergie noire moins directement que la matière et la courbure wiki-age : il la fixe par soustraction, en s'appuyant sur la platitude. Cette méthode ne dit donc rien de la manière dont l'énergie noire agit dans le temps. Elle dit combien il en faut.

Les trois méthodes se recoupent. Les supernovas mesurent un éclat d'explosions vues à des décalages vers le rouge inférieurs à 1. Les oscillations acoustiques mesurent une règle dans la répartition des galaxies sur onze milliards d'années. Le fond diffus mesure une géométrie sur une lumière émise vers 380 000 ans. Toutes aboutissent au même manque, d'environ 68 à 70 % de la densité critique, que la matière ne peut pas fournir planck2018tabPerlmutter 1999Eisenstein 2005. La fiche qui porte ces résultats le résume en une formule : trois méthodes différentes, un même trou. L'existence de l'accélération, et d'une composante qui ne se dilue pas, est établie par cet accord. Sa cause ne l'est pas.

Une contestation minoritaire porte sur l'existence même de l'accélération. Le modèle dit timescape, défendu par David Wiltshire, soutient que les horloges des galaxies, situées dans des régions denses, et celles des grands vides en expansion libre divergent assez pour fausser tout modèle homogène ajusté à l'Univers. L'accélération serait alors une apparence, et l'énergie noire une « identification erronée » Wiltshire 2007. En 2025, Antonia Seifert et ses coauteurs trouvent, sur l'échantillon de supernovas Pantheon+, une préférence statistique « très forte » pour ce modèle sur le modèle standard Seifert 2025. Le résultat est récent et ne repose que sur des supernovas. Les analyses de Planck, d'ACT, de SPT et de DESI supposent un Univers homogène et s'y ajustent bien (→ chap. 7). Pour que le timescape l'emporte, il faudrait qu'il rende compte aussi des oscillations acoustiques et du fond diffus ; la base ne dit pas s'il le fait.

Un nom sur un trou : la constante et ses 120 ordres de grandeur

L'hypothèse la plus simple pour remplir le trou porte un nom depuis longtemps : la constante cosmologique, notée Λ. C'est un terme qu'on ajoute aux équations d'Einstein, celles de la relativité générale, et on peut l'interpréter comme l'énergie du vide wiki-de. Le Λ du modèle standard ΛCDM, celui de la matière noire froide et de la constante cosmologique, désigne ce terme (→ chap. 21). La base ne retrace pas l'histoire de cette constante avant 1998¹⁷.

L'idée que le vide ait une énergie n'est pas nouvelle dans ce livre. Le chapitre sur le rien a montré que le vide des physiciens n'est pas l'absence de tout : c'est l'état de plus basse énergie des champs qui décrivent la matière et la lumière, et cet état possède des propriétés, dont une énergie smeenk-sep(→ chap. 2). Si l'espace vide porte une énergie propre, cette énergie ne se dilue pas quand l'espace grandit : chaque volume nouveau apporte la même énergie par unité de volume que les anciens. C'est la propriété qui fait tout ce chapitre¹⁸.

Sa densité est infime : environ 7 × 10⁻³⁰ gramme par centimètre cube wiki-de. Cela représente à peu près la masse de quatre atomes d'hydrogène par mètre cube¹⁹. Dans un laboratoire, dans le Système solaire ou à l'intérieur d'une galaxie, cette densité est écrasée par celle de la matière présente, et aucune expérience locale ne la détecte. Elle l'emporte seulement à l'échelle de l'Univers entier, parce qu'elle est la même partout, dans les immenses espaces entre les amas comme ailleurs, alors que la matière s'y est diluée wiki-de.

La constante cosmologique a une autre propriété, qui explique l'accélération. Les cosmologistes caractérisent chaque composante de l'Univers par son « équation d'état », notée w : le rapport entre sa pression et sa densité d'énergie. Pour la constante cosmologique, w = −1 : sa pression est négative, égale en valeur à sa densité d'énergie, et une telle pression accélère l'expansion wiki-de. En relativité générale, la pression d'une composante contribue elle aussi à sa gravité. Une pression négative assez forte produit l'effet inverse d'une attraction²⁰. C'est ce qui donne à l'énergie noire, à densité égale, un effet accélérateur deux fois plus fort que l'effet de freinage de la matière, et qui explique pourquoi l'accélération commence, vers 7,7 milliards d'années, bien avant que l'énergie noire ne domine pdg2019-astro.

L'Univers a déjà connu une telle expansion accélérée. L'inflation, décrite au début du livre, était elle aussi une phase d'expansion accélérée, portée par un champ, mais brève et d'une tout autre intensité (→ chap. 3). La base ne relie pas les deux épisodes, et rien ne dit qu'ils aient une même cause.

Reste le problème qui fait de la constante cosmologique une énigme plutôt qu'une explication. Si l'énergie noire est l'énergie du vide, la physique devrait pouvoir en calculer la valeur. Elle le fait, avec la théorie quantique des champs, qui décrit les particules élémentaires, et le résultat est environ 120 ordres de grandeur trop grand wiki-de. Un ordre de grandeur est un facteur dix ; 120 ordres de grandeur font un facteur 10¹²⁰, un 1 suivi de cent vingt zéros. C'est l'un des désaccords les plus massifs de la physique. La base ne détaille pas comment ce calcul est fait. Sa conséquence logique est pourtant claire. Si l'observation est juste, et trois méthodes la confirment, alors ou bien le calcul théorique est faux, ou bien il omet quelque chose qui compense presque exactement la valeur calculée, et que rien de connu n'explique²¹.

L'alternative à la constante est un champ dynamique, qu'on appelle la quintessence, dont l'énergie pourrait varier dans le temps wiki-de. Dans ce cas, l'énergie noire ne garderait pas exactement la même densité : son w s'écarterait de −1. C'est précisément ce que le relevé DESI croit entrevoir. Ses mesures de 2025, combinées au fond diffus, préfèrent une énergie noire variable, avec w0 > −1 et wa < 0, à 3,1 écarts-types ; avec les supernovas, la préférence va de 2,8 à 4,2 écarts-types selon l'échantillon Desi 2025. En clair, l'énergie noire se comporterait aujourd'hui un peu moins qu'une constante, et sa densité serait en léger déclin. Le chiffre le plus élevé reposait sur les supernovas du Dark Energy Survey. Leur recalibration, en 2026, le ramène à 3,2 écarts-types, ce que ses auteurs qualifient de « faible préférence » Popovic 2026. Aucune combinaison n'atteint les 5 écarts-types qu'on exige d'une découverte Lbl-desi 2025.

Le principe de ce chapitre n'en serait pas renversé. Une énergie noire en léger déclin se diluerait encore beaucoup moins vite que la matière, et la bascule aurait bien eu lieu ; sa date et, surtout, l'avenir de l'expansion changeraient. Le détail de ce signal, et de l'autre désaccord qui secoue aujourd'hui la cosmologie, celui sur le taux d'expansion actuel, fait l'objet du chapitre 23.

Ce qu'on ne sait pas

On ne sait pas ce qu'est l'énergie noire. L'existence d'une accélération, et d'une composante qui ne se dilue pas, est établie par trois méthodes indépendantes Riess 1998Perlmutter 1999Eisenstein 2005planck2018tab. Sa nature est inconnue. Deux hypothèses s'opposent : une constante, l'énergie du vide, dont la densité ne change jamais ; ou un champ, dont la densité évolue. Elles se distinguent par une seule grandeur mesurable, l'équation d'état w, et par sa variation dans le temps. En 2026, la préférence pour un champ variable se situe autour de 3 écarts-types et dépend de la calibration des supernovas Desi 2025Popovic 2026. Une analyse limitée aux données de l'Univers tardif n'en trouve pas de trace robuste, entre 1,1 et 2,3 écarts-types Chaudhary 2025. Plusieurs analyses situent vers un décalage vers le rouge de 0,5 un passage de w d'une valeur inférieure à −1 dans le passé à une valeur supérieure aujourd'hui Chaudhary 2025. Deux évolutions départageraient les hypothèses : des données DESI plus nombreuses, et une calibration des supernovas qui ne bouge plus d'une analyse à l'autre. Si le signal franchissait 5 écarts-types, la constante cosmologique serait écartée ; s'il retombait, elle resterait l'hypothèse la plus simple. Confiance très élevée sur l'accélération ; faible sur sa cause.

On ne sait pas pourquoi l'énergie du vide calculée dépasse de 120 ordres de grandeur la valeur observée wiki-de. La base ne documente ni le détail de ce calcul, ni les solutions proposées. Tant que ce désaccord dure, interpréter l'énergie noire comme l'énergie du vide reste une hypothèse, que la théorie de référence contredit massivement.

On ne connaît la date de la bascule que dans le modèle. Les 9,8 milliards d'années viennent d'une chronologie de synthèse wiki-chrono, et les 7,70 milliards d'années du début de l'accélération d'une table calculée avec Planck seul pdg2019-astro. Les rapports de taille se vérifient à la main à partir des densités de Planck ; leur conversion en années dépend du taux d'expansion actuel, sur lequel deux méthodes de mesure s'opposent à plus de cinq écarts-types (→ chap. 23). Une énergie noire variable déplacerait aussi ces dates. Ni l'un ni l'autre effet n'est chiffré dans la base.

On ne sait pas si l'accélération est réelle ou apparente, au sens du timescape. La thèse est minoritaire ; elle a reçu en 2025 un appui statistique sur des supernovas Seifert 2025, et la base ne dit pas si elle rend compte des oscillations acoustiques et du fond diffus, qui soutiennent l'accélération de façon indépendante. Confiance élevée dans l'accélération réelle.

Enfin, la brique observationnelle de 1998 est mal documentée ici. La base affirme que les supernovas Ia ont un éclat quasi standard, sans expliquer ni pourquoi, ni comment on le corrige, ni pourquoi une naine blanche explose (→ chap. 12). Le rôle de Brian Schmidt dans la découverte n'y est pas décrit, et le fait que les deux équipes cherchaient un ralentissement n'y est pas adossé à une source primaire.

Ce que ce chapitre démontre

La matière se dilue avec l'expansion ; l'énergie noire garde la même densité wiki-de. C'est pourquoi l'énergie noire finit par dominer, et pourquoi les pourcentages du bilan cosmique, environ 31,5 % de matière et 68,5 % d'énergie noire planck2018tab, ne valent que pour aujourd'hui. Il y a dix milliards d'années, la matière dominait wiki-chrono. Quand l'Univers avait la moitié de sa taille actuelle, elle faisait près de 80 % du total, et à l'époque des premières galaxies de Webb l'énergie noire pesait moins d'un millième.

L'ère dominée par l'énergie noire commence un peu moins de 10 milliards d'années après le Big Bang, plus de 9,8 milliards d'années selon les chronologies de référence wiki-chrono. Le Soleil naît environ 9,2 milliards d'années après le Big Bang, 13,8 moins 4,57 Connelly 2012. L'accélération elle-même commence plus tôt, vers 7,70 milliards d'années, quand la densité de l'énergie noire atteint la moitié de celle de la matière pdg2019-astro. Ces dates sont calculées dans le modèle standard. Depuis, l'expansion accélère et isole peu à peu les amas de galaxies les uns des autres.

La découverte date de 1998. Les supernovas de type Ia, explosions de naines blanches carbone-oxygène dans des systèmes doubles, ont un éclat quasi standard qui donne leur distance Kobayashi 2020. L'équipe de Riess les trouve en moyenne 10 à 15 % plus lointaines qu'attendu dans un Univers de faible densité sans constante cosmologique Riess 1998. L'équipe de Perlmutter, sur 42 supernovas entre z = 0,18 et 0,83, obtient Ωm ≈ 0,28 pour un Univers plat et une constante cosmologique positive avec 99 % de probabilité, et en déduit un âge d'environ 14,9 milliards d'années pour h = 0,63, ce qui lève le paradoxe d'un Univers plus jeune que ses étoiles Perlmutter 1999. Perlmutter, Schmidt et Riess reçoivent le prix Nobel de physique 2011 wiki-de.

L'accélération ne repose pas sur les seules supernovas. En 2005, sur 46 748 galaxies du SDSS, Eisenstein et ses coauteurs détectent à 100 h⁻¹ Mpc l'empreinte des oscillations acoustiques de l'époque de la recombinaison, une règle de longueur connue qui retrace l'expansion indépendamment Eisenstein 2005 ; DESI en a tiré la plus vaste carte en trois dimensions de l'Univers, sur onze milliards d'années Lbl-desi 2025. Le fond diffus impose un Univers plat, dont la matière ne fournit qu'environ 31 % ; il manque environ 68 %, ce que réclament aussi supernovas et oscillations acoustiques planck2018tab.

L'hypothèse la plus simple est la constante cosmologique, interprétable comme l'énergie du vide, d'une densité d'environ 7 × 10⁻³⁰ g/cm³, identique partout, et d'équation d'état w = −1, une pression négative qui accélère l'expansion wiki-de. La théorie quantique des champs prédit pour cette énergie une valeur environ 120 ordres de grandeur trop grande wiki-de. L'alternative est un champ dynamique, la quintessence, dont l'énergie varierait wiki-de ; DESI en voit un indice, ramené à 3,2 écarts-types en 2026 Desi 2025Popovic 2026. L'existence de l'accélération est établie ; sa cause ne l'est pas.

Notes