VOYAGE EXCEPTIONNEL Au COEUR Des TERRIFIANTS SUPERVIDES de l'UNIVERS ! _ DOCUMEN
Le vide existe-t-il dans l’espace ? De même que les astronomes amateurs ont plutôt tendance à pointer leurs télescopes vers des régions denses en étoiles et en galaxies, les astrophysiciens et les scientifiques ont mis longtemps à se pencher sur la question du vide dans l’espace. En fait, bien que cette question soit passionnante, peu de recherches avaient été menées sur le vide dans l’espace jusqu’à récemment encore. Les chercheurs tentaient plutôt de comprendre les étoiles, les planètes, les galaxies et leurs interactions dans l’Univers.
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00:00:00 Le vide existe-t-il dans l'espace ?
00:00:08 De même que les astronomes amateurs ont plutôt tendance à pointer leur télescope vers des régions denses en étoiles et en galaxies,
00:00:16 les astrophysiciens et les scientifiques ont mis longtemps à se pencher sur la question du vide dans l'espace.
00:00:23 En fait, bien que cette question soit passionnante, peu de recherches avaient été menées sur le vide dans l'espace jusqu'à récemment encore.
00:00:33 Les chercheurs tentaient plutôt de comprendre les étoiles, les planètes, les galaxies et leurs interactions dans l'univers.
00:00:43 Néanmoins, la question du vide dans l'univers n'est pas une question aussi simple que tu peux le penser.
00:00:51 En fait, la réponse à cette question est plutôt très complexe.
00:01:00 Pour commencer, il faut savoir que lorsque l'on parle du vide, il peut y avoir plusieurs interprétations de cette notion de vide.
00:01:10 Autrement dit, on distingue plusieurs formes de vide.
00:01:15 Il y a le vide absolu, qui n'existe probablement pas, mais nous y reviendrons plus tard.
00:01:24 Mais il y a aussi le vide spatial, qui lui occupe près de 90% du volume de l'univers observable.
00:01:35 Et le vide spatial lui-même est différent, selon qu'il s'agit de vide galactique ou de vide interstellaire par exemple.
00:01:46 Alors oui, le vide existe dans l'espace, mais sous différentes formes.
00:01:53 Tu te demandes peut-être comment il peut y avoir du vide dans l'espace.
00:02:01 Le vide est en fait partout autour de nous.
00:02:05 Il est le liant des grandes structures de l'univers.
00:02:10 Le principe cosmologique énonce que l'univers est homogène et isotrope.
00:02:16 Autrement dit, quel que soit l'endroit où on se place pour l'observer et la direction dans laquelle on regarde, il est identique.
00:02:29 Mais à plus petite échelle, ce principe s'effondre.
00:02:36 Si l'on regarde de plus près, l'univers semble composé de grandes structures.
00:02:43 Les galaxies, comme la Voie lactée, se regroupent en amas et en superamas de galaxies, comme le groupe local, notre ama de galaxies,
00:02:54 ou le superama de la Vierge, qui regroupe le groupe local et d'autres amas de galaxies, comme l'ama de la Vierge.
00:03:06 Ces amas et superamas de galaxies se regroupent en formant de grands filaments qui délimitent les contours de zones de vide cosmique.
00:03:17 Ces vides cosmiques sont d'immenses espaces où la densité de galaxies est très faible.
00:03:27 Comme nous l'avons vu, ils représentent 90% du volume de l'univers observable.
00:03:33 Il y a donc énormément de vides dans l'espace.
00:03:39 La taille des vides peut varier.
00:03:42 Si on trouve de très petites zones de vide, ou en tout cas relativement petites à l'échelle de l'univers,
00:03:49 on trouve aussi des zones de vide qui s'étendent sur plus d'un milliard d'années-lumière de rayons.
00:03:57 Ces immenses zones de vide, on les appelle les super-vides.
00:04:02 D'où viennent ces gigantesques zones de vide ?
00:04:05 De quoi sont-elles composées ?
00:04:08 Comment se sont-elles formées ? Et comment évoluent-elles ?
00:04:15 Les super-vides recèlent de nombreux mystères, dont certains ont été percés par les scientifiques,
00:04:21 mais d'autres doivent encore être élucidés.
00:04:26 Chers voyageurs, bien le bonjour.
00:04:28 Aujourd'hui, nous partons à la découverte des super-vides au cours d'un voyage à travers l'univers.
00:04:35 Avant de partir pour une nouvelle aventure, pense à liker la vidéo et à t'abonner à la chaîne pour ne rien manquer.
00:04:42 Merci, et accroche ta ceinture.
00:04:45 Décollage immédiat pour découvrir tous les mystères des gigantesques vides de l'espace.
00:04:51 [Musique]
00:05:07 Nous allons commencer ce voyage avec l'un des super-vides les plus connus.
00:05:12 Nous sommes à environ 700 millions d'années-lumière de la Terre, dans la constellation du Bouvier.
00:05:20 Tu as devant toi l'un de ces super-vides.
00:05:23 Ces vides gigantesques de plusieurs centaines de millions d'années-lumière de large que l'on trouve dans l'univers.
00:05:30 Son nom, le vide du Bouvier.
00:05:35 Avec un rayon de 165 millions d'années-lumière, le vide du Bouvier est l'un des plus grands vides connus,
00:05:43 même si ce n'est pas le plus grand.
00:05:46 On l'appelle aussi grand vide.
00:05:52 Le vide du Bouvier s'étend sur plus de 330 millions d'années-lumière de large,
00:05:56 mais ne compte qu'une soixantaine de galaxies.
00:06:01 Et pourtant, dans un tel volume d'espace, on devrait normalement trouver des dizaines de milliers de galaxies.
00:06:10 Car ces quelques soixante galaxies sont réparties dans un volume d'espace deux fois et demi plus grand que celui du super-amas de la Vierge,
00:06:19 qui lui, contient plus de dix mille galaxies.
00:06:24 Inutile de te dire que ces quelques galaxies sont très éloignées les unes des autres, et donc très isolées.
00:06:33 À tel point que selon l'astronome américain Greg Aldering, si la Voie Lactée se trouvait au centre du vide du Bouvier,
00:06:41 nous n'aurions pas su qu'il existait d'autres galaxies avant les années 60.
00:06:50 Ce super-vide a été découvert par l'astronome américain Robert Kirchner et son équipe en 1981,
00:06:59 lors d'un relevé des décalages vers le rouge des galaxies.
00:07:05 L'astronome a décelé une étrange anomalie dans une région de l'espace située dans la constellation du Bouvier.
00:07:13 Il n'en croyait pas ses yeux.
00:07:15 Aussi incroyable que cela puisse paraître, cette région de l'espace paraissait vide.
00:07:23 Ce super-vide a été baptisé « vide du Bouvier » en référence à la constellation dans laquelle il se trouve.
00:07:32 Peu après, des galaxies ont été découvertes dans cette région de vide.
00:07:40 En 1987, huit galaxies avaient été découvertes.
00:07:45 Trois autres furent découvertes l'année suivante.
00:07:49 À la fin des années 90, on considérait que le vide du Bouvier ne contenait que 60 galaxies.
00:07:57 Ce qui en fait toujours, d'un point de vue relatif, une zone étrangement vide.
00:08:07 Les astrophysiciens n'ont pas tardé à chercher des explications à cette anomalie.
00:08:13 Parmi les théories avancées pour expliquer ce super-vide, l'une d'entre elles a particulièrement retenu l'attention de la communauté scientifique.
00:08:23 Et si les super-vides s'étaient en fait formés par le regroupement de vides plus petits,
00:08:29 à la manière de bulles de savon qui se rassemblent par coalescence pour en former de plus grandes ?
00:08:40 Cette théorie n'a jamais été confirmée.
00:08:44 En fait, peu de scientifiques pensent aujourd'hui qu'il s'agit de la bonne explication de la formation des super-vides.
00:08:53 Quoi qu'il en soit, le vide du Bouvier est devenu le super-vide le plus connu,
00:08:59 même si d'autres vides de dimensions encore plus impressionnantes ont été découvertes par la suite.
00:09:07 Une des raisons de cette popularité, c'est qu'il contient la galaxie spirale la plus isolée jamais découverte.
00:09:16 Cette galaxie, qui a été observée par Hubble, est appelée MCG+01, 02, 015.
00:09:25 Elle se trouve dans la constellation des poissons.
00:09:29 Bien que le vide du Bouvier se situe dans la constellation du Bouvier,
00:09:34 une partie du vide se trouve au niveau de la constellation des poissons.
00:09:39 La galaxie MCG+01, 02, 015 est située au centre de ce vide, à la frontière entre les deux constellations.
00:09:50 Et autour d'elle, aucune galaxie n'a été identifiée sur 100 millions d'années-lumière,
00:09:56 quelle que soit la direction dans laquelle les scientifiques ont observé.
00:10:03 Le vide du Bouvier a encore fait parler de lui récemment, en septembre 2023,
00:10:11 avec la découverte d'une étonnante structure qualifiée de « bulle de galaxie ».
00:10:18 Cette bulle de galaxie apparaît sur les images comme une coquille sphérique,
00:10:24 avec un cœur composé d'un superamas de galaxies du Bouvier,
00:10:28 entouré du grand vide du Bouvier, et ceinturé par d'autres superamas et des filaments galactiques,
00:10:35 comme le grand mur de Sloan.
00:10:39 Cette structure est d'une taille colossale.
00:10:47 Elle a été estimée à 1 milliard d'années-lumière de diamètre,
00:10:51 soit 10 000 fois plus large que notre galaxie.
00:10:55 Selon une étude publiée dans Astrophysical Journal,
00:10:59 sa genèse remonterait au premier temps de l'univers, soit il y a environ 13,8 milliards d'années.
00:11:08 Cette impressionnante structure est située à 820 millions d'années-lumière de la Voie lactée,
00:11:16 dans ce que les astronomes appellent l'univers proche.
00:11:20 Elle a été baptisée O'olelana, mot hawaïen qui signifie "les murmures de l'éveil",
00:11:27 et que l'on trouve dans le chant hawaïen de la Création.
00:11:31 Ce nom lui a été attribué par le premier auteur de l'étude,
00:11:36 Richard Brent Tully, astrophysicien américain de l'Institut d'astronomie d'Honolulu.
00:11:42 Ce dernier se trouve à l'origine d'une autre découverte majeure,
00:11:47 en 2014, celle du continent galactique, qui fut appelée l'Agnakéa,
00:11:53 autrement dit "ciel immense" en hawaïen.
00:11:57 Cette découverte s'inscrit dans un très long processus scientifique,
00:12:03 car elle valide un phénomène qui a été décrit en 1970 par Jim Peebles,
00:12:09 cosmologiste américain, qui obtiendra par la suite le prix Nobel de physique.
00:12:15 [Musique]
00:12:21 Ce dernier avait postulé que les processus qui régissaient l'univers primordial,
00:12:26 alors constitués d'un plasma de particules et de lumière,
00:12:30 produisaient des ondes acoustiques, dont les vibrations créaient,
00:12:34 au sein du plasma, des sortes de bulles, avec de la matière au centre.
00:12:41 Ce processus se serait interrompu 380 000 ans après le Big Bang,
00:12:46 ce qui a gelé la forme de ces bulles.
00:12:49 Ensuite, entraînées par le phénomène d'expansion de l'univers,
00:12:54 ces bulles ont grossi.
00:12:56 Ce phénomène, appelé oscillation acoustique baryonique,
00:13:01 n'avait pas encore été prouvé directement.
00:13:08 En 2005, des analyses statistiques sur des catalogues de galaxies
00:13:13 avaient indirectement prouvé l'existence de ce phénomène.
00:13:17 Mais c'est la première fois que l'on observe directement cette bulle de galaxies.
00:13:22 En plus de valider le postulat de Jim Peebles,
00:13:27 cette découverte a permis de contribuer à ajuster la valeur de la constante de Hubble.
00:13:35 Cette constante est très importante en cosmologie,
00:13:39 car elle permet de calculer le taux d'expansion de l'univers.
00:13:43 Mais ses valeurs sont différentes selon qu'on la mesure dans l'univers proche ou lointain,
00:13:49 ce qui complique tout.
00:13:51 La découverte de Ho'Olelana conforte la première valeur,
00:13:57 celle qui est appliquée pour mesurer l'expansion de l'univers dans l'univers proche.
00:14:04 La découverte de cette première bulle de galaxies ouvre un nouveau chapitre de l'astrophysique.
00:14:10 De nouveaux instruments comme le télescope spatial européen Euclide,
00:14:17 lancé en juillet 2023,
00:14:19 ou le grand radiotélescope sud-africain SCA,
00:14:23 vont contribuer à mieux comprendre l'expansion de l'univers.
00:14:27 Et peut-être à découvrir de nouvelles bulles de galaxies, comme Ho'Olelana.
00:14:33 L'espace de la boue
00:14:37 Le vide du Bouvier n'a pas été le premier vide à être découvert.
00:14:43 En fait, les premiers vides cosmiques ont été découverts en 1978
00:14:49 par deux astronomes de l'Observatoire américain de Kitt Peak,
00:14:53 dans l'Arizona, Stephen Gregory et Laird Thompson.
00:14:59 Tu te demandes peut-être pourquoi les zones de vide n'ont pas été découvertes plus tôt,
00:15:04 alors qu'elles paraissent si évidentes aujourd'hui.
00:15:07 Tout simplement parce que pour détecter un vide,
00:15:11 il faut d'abord cartographier l'espace dans lequel il se trouve.
00:15:15 Car un vide se définit avant tout par ses frontières,
00:15:19 qui sont les filaments formés par les amas de galaxies
00:15:22 qui se sont regroupées en grappes autour de ces vides.
00:15:26 Pour détecter les vides, il fallait donc d'abord avoir cartographié le ciel,
00:15:31 ou tout du moins, les régions du ciel dans lesquelles se trouvent ces super vides.
00:15:36 Et pour cartographier le ciel,
00:15:39 il était nécessaire d'abord d'établir un catalogue de galaxies.
00:15:44 Une fois ce catalogue établi,
00:15:47 un algorithme pouvait isoler et recenser les vides.
00:15:51 Par exemple, plusieurs centaines de vides ont pu être détectées
00:15:55 à partir d'un seul relevé d'un million de galaxies,
00:15:58 effectué entre 2009 et 2014,
00:16:02 le relevé SDS-3 ou Sloan Digital Sky Survey 3.
00:16:07 En cartographiant le ciel,
00:16:12 les astrophysiciens ont pu mettre en évidence des zones de vides cosmiques,
00:16:16 ou plutôt des régions apparemment dépourvues de galaxies.
00:16:23 Les vides ainsi découverts sont très variés en taille,
00:16:27 mais ils restent tous plutôt immenses.
00:16:30 Pour te donner un ordre d'idées,
00:16:33 il faut savoir que les plus petits vides détectés
00:16:36 sont larges de quelques millions d'années-lumière,
00:16:39 soit tout de même dix fois plus que notre galaxie, la Voie Lactée,
00:16:43 qui ne fait que 100 000 à 200 000 années-lumière de diamètre.
00:16:51 Il faut garder en tête qu'à la fin des années 70,
00:16:54 lorsque les premiers vides ont été découverts,
00:16:57 les modèles cosmologiques n'étaient pas les mêmes qu'aujourd'hui.
00:17:01 Il n'y avait encore que très peu de relevés de la distribution des galaxies.
00:17:06 D'ailleurs, on ne savait pas encore si les galaxies
00:17:09 étaient distribuées de manière homogène ou organisées dans des structures.
00:17:14 C'est à partir de ce moment-là,
00:17:17 avec les premiers relevés systématiques de galaxies,
00:17:21 que les scientifiques ont eu les premières preuves
00:17:24 de la structuration spatiale des galaxies,
00:17:27 et avec elles, les premières preuves de l'existence de zones de vides.
00:17:32 La découverte des vides cosmiques à la fin du XXe siècle
00:17:36 a constitué un grand pas en avant
00:17:39 dans l'établissement du modèle cosmologique actuel.
00:17:44 Mais nous n'en étions encore qu'au début de l'étude de ces mystérieux vides.
00:17:49 Et aujourd'hui, les mystères soulevés par la découverte de vides dans notre univers
00:17:55 sont loin d'avoir été tous résolus.
00:17:58 À la fin des années 70, les astrophysiciens pensaient toucher au but,
00:18:09 sans se douter que la découverte de la structuration spatiale des galaxies
00:18:13 allait soulever d'autres questionnements, toujours plus complexes.
00:18:18 Ce qui a été mis en évidence avec les premiers relevés de galaxies,
00:18:23 ces grandes structures de filaments de galaxies entourant des zones de vides cosmiques,
00:18:29 c'est ce que l'on appelle aujourd'hui la toile cosmique.
00:18:33 Regarde cette image de notre univers.
00:18:39 Tu ne trouves pas qu'il ressemble, vu d'ici, à une grande toile d'araignée ?
00:18:45 Les filaments formés par les amas de galaxies sont la toile de l'araignée.
00:18:56 Les vides sont les trous dans la toile.
00:18:59 En tout cas, les scientifiques ont trouvé cette image parlante.
00:19:04 Et désormais, c'est le terme qui est employé pour désigner la structuration spatiale
00:19:09 des galaxies et des vides dans l'univers.
00:19:12 Comme dans une toile d'araignée, les trous, ou les vides, sont partout,
00:19:18 et ce, dans toutes les directions.
00:19:21 Autrement dit, notre univers est criblé de vides.
00:19:25 Partout où tu regardes, tu peux voir des vides.
00:19:30 Cela t'étonne ?
00:19:32 C'est normal. La cartographie de notre univers en dynamique, ou en trois dimensions,
00:19:37 nous a appris que les photographies prises par les télescopes comme Hubble,
00:19:42 en deux dimensions, peuvent être trompeuses.
00:19:45 Prenons cette image du ciel reconstituée à partir des données du télescope Hubble.
00:19:56 Tu peux voir de multiples points lumineux, qui sont les étoiles et les galaxies.
00:20:01 Mais tu ne peux pas te rendre compte, avec cette seule image, des distances entre les galaxies.
00:20:07 Tu as peut-être l'impression que ces galaxies sont toutes situées sur le même plan.
00:20:14 Mais en réalité, une grande partie des points lumineux sont situés au premier plan,
00:20:20 et les autres sont situés en arrière-plan,
00:20:23 à plusieurs centaines de millions d'années-lumière des objets du premier plan.
00:20:29 Les points apparaissent aussi lumineux, car parmi ces points,
00:20:34 il y a des étoiles ou des galaxies lointaines qui brillent plus que celles du premier plan.
00:20:39 Tu vois où nous voulons en venir.
00:20:42 Les images devant lesquelles nous nous émerveillons chaque jour
00:20:47 nous donnent une vision trompeuse de notre univers.
00:20:50 Car elles ne nous disent pas comment ces galaxies se répartissent
00:20:54 en trois dimensions.
00:20:58 Avant les découvertes de la fin du siècle dernier,
00:21:02 les astronomes pensaient que toutes les galaxies étaient uniformément distribuées dans le cosmos.
00:21:09 Ce n'est que récemment que nous avons découvert qu'au cours du temps,
00:21:13 sous l'influence de la gravitation et de l'expansion de l'univers,
00:21:17 les galaxies s'aggravant.
00:21:20 En amas et en super-amas, prenant ainsi la forme d'une vaste toile cosmique.
00:21:26 Cette tapisserie cosmique est formée d'espaces riches en matière
00:21:32 et d'espaces qui en sont presque dépourvus,
00:21:35 les vides, les grands vides ou les super-vides.
00:21:39 Le grand vide du bouvier n'est qu'un vide parmi les autres.
00:21:45 Des milliers d'autres vides ont été catalogués depuis la fin des années 70.
00:21:50 En fait, il y a plus de vides que de zones riches en matière.
00:21:55 90% du volume de notre univers observable est constitué de vides.
00:22:02 C'est le vide qui mène la danse.
00:22:05 C'est lui qui définit la forme de la toile cosmique.
00:22:09 Mais arrêtons-nous un instant avant de continuer notre voyage
00:22:15 pour clarifier ce que l'on entend par « vide ».
00:22:19 Le vide cosmique, celui qui correspond au trou de notre vaste toile cosmique,
00:22:25 est-il un vide absolu ?
00:22:28 C'est-il un vide qui est un vide ?
00:22:31 C'est-il un vide qui est un vide ?
00:22:34 Au trou de notre vaste toile cosmique est-il un vide absolu ?
00:22:39 Rappelons que le vide absolu, c'est l'absence de matière.
00:22:44 C'est un espace dans lequel il n'y a rien, aucune particule.
00:22:49 C'est le néant.
00:22:52 Rappelons aussi que le vide, ce n'est pas forcément un espace où l'on ne voit rien.
00:22:58 Prenons l'exemple de l'air.
00:23:00 Essaye de bouger les mains rapidement.
00:23:03 Tu peux sentir les particules d'air qui frôlent tes mains lorsqu'elles bougent dans l'air.
00:23:08 L'air n'est pas vide.
00:23:10 Il contient des particules que l'on ne voit pas à l'œil nu,
00:23:14 mais qui sont belles et bien présentes.
00:23:19 D'ailleurs, lorsque l'on inspire, on inhale des milliards de molécules.
00:23:24 Ce n'est pas parce que tu ne vois rien dans un espace qu'il est vide.
00:23:30 Alors, le vide absolu, est-ce que cela existe ?
00:23:38 Sur Terre, il semblerait bien que non.
00:23:43 Tant qu'il y a de la pression atmosphérique, il y a de la matière et des particules.
00:23:49 Or, sur Terre, tout est soumis à la pression atmosphérique, à la gravitation universelle.
00:23:59 Et dans l'espace alors ?
00:24:02 Au-delà de la stratosphère, la pression atmosphérique est quasi nulle.
00:24:07 En fait, elle est tellement faible qu'elle est imperceptible pour l'être humain.
00:24:12 Mais elle existe quand même.
00:24:14 La preuve, nos instruments scientifiques peuvent la mesurer.
00:24:23 Les astronautes de la Station Spatiale Internationale,
00:24:26 lorsqu'ils sortent de la station, n'ont pas l'impression qu'il y a tout autour d'eux des particules d'air.
00:24:33 Et pourtant, il y en a.
00:24:39 La Station Spatiale Internationale orbite suffisamment vite autour de la Terre
00:24:44 pour que l'atmosphère lui oppose une micro-résistance.
00:24:48 Ce qui fait qu'elle doit réajuster sa trajectoire tous les trois mois pour conserver son orbite.
00:24:56 C'est bien la preuve qu'il y a quelque chose au-delà de la stratosphère.
00:25:03 Selon une étude récente à laquelle a participé le CNRS,
00:25:07 l'atmosphère serait mesurable jusqu'à une altitude de 630 000 km.
00:25:14 C'est une distance phénoménale, puisque la Lune se trouve entre 356 000 et 406 000 km de nous,
00:25:22 en fonction de sa position sur l'ellipse qu'elle décrit autour de la Terre.
00:25:30 Cela signifie qu'au niveau de l'orbite de la Lune,
00:25:33 on trouve encore des atomes d'hydrogène issus de l'atmosphère de la Terre.
00:25:38 Tu es d'accord qu'on ne peut donc pas parler de vide absolu.
00:25:43 Il n'y a pas d'atomes, il n'y a pas de vide.
00:25:49 Cependant, les astrophysiciens parlent de vide spatial.
00:25:54 Il est important de différencier le vide absolu du vide spatial.
00:26:03 Au-delà de la stratosphère, la pression est tellement infime que l'on peut parler de vide spatial.
00:26:11 Le vide est non absolu, mais il est relatif.
00:26:15 Par rapport à la Terre, l'espace au-delà de notre atmosphère paraît vide.
00:26:22 Prenons un exemple chiffré pour mieux comprendre ce que l'on entend par « vide relatif ».
00:26:30 Le CNRS affirme qu'à 60 000 km d'altitude, la densité atomique est de 70 atomes par cm3.
00:26:40 C'est très peu.
00:26:42 Sur Terre, il y a 53 milliards de milliards de molécules par cm3 d'air, et deux fois plus d'atomes.
00:26:52 Et pourtant, c'est toujours plus élevé que la densité atomique de ce qu'on appelle le vide interplanétaire.
00:27:01 En règle générale, plus on monte au-dessus du niveau de la mer, plus l'air se raréfie,
00:27:07 et plus la densité atomique de l'air diminue.
00:27:11 À 10 km d'altitude, elle est divisée par 4 par rapport au niveau de la mer.
00:27:19 Dans le milieu interstellaire, la densité atomique chute à 1 atome par cm3.
00:27:27 Et dans le milieu intergalactique, il peut chuter à moins de 10 atomes par m3.
00:27:33 Et pourtant, ces milieux intergalactiques, aussi pauvrement denses soient-ils,
00:27:38 contiendraient à eux seuls environ la moitié de la masse de l'univers.
00:27:49 Que faut-il retenir de tout cela ?
00:27:51 On peut distinguer plusieurs types de vides cosmiques.
00:27:55 Le vide interstellaire, par exemple, est 100 000 fois plus dense que le vide intergalactique.
00:28:02 Mais nous sommes incapables, en tant qu'êtres humains, de percevoir une différence
00:28:07 entre la densité atomique à l'altitude de la Station Spatiale Internationale à 400 km d'altitude,
00:28:14 et celle au niveau de l'orbite de la Lune, ou encore celle de l'espace intergalactique.
00:28:21 Pour nous, il s'agit de vide.
00:28:24 Et ce n'est toujours pas du vide absolu.
00:28:27 Il s'agit de vide relatif.
00:28:32 Ces espaces sont moins denses que l'espace dans lequel nous évoluons.
00:28:36 Ils nous apparaissent donc comme vides.
00:28:40 Prenons un autre exemple pour comprendre la difficulté de trouver du vide absolu.
00:28:48 Il s'agit d'une célèbre expérience scientifique,
00:28:51 réalisée par Otto von Guericke, bourgmestre de Magdebourg, le 8 mai 1654.
00:28:59 Cette expérience est restée célèbre,
00:29:02 non seulement parce qu'elle a complètement déconcerté l'empereur Ferdinand III,
00:29:07 mais aussi parce que ce fut l'une des premières expériences scientifiques à mettre en scène le vide.
00:29:14 Voici comment s'est déroulée l'expérience.
00:29:17 Le scientifique allemand a posé deux hémisphères l'un contre l'autre pour former une boule parfaite.
00:29:24 Puis il a attaché deux cordes sur ces hémisphères, reliées à deux atelages de 15 chevaux.
00:29:32 Ensemble, les chevaux ont tiré sur leurs atelages pour décoller les deux hémisphères,
00:29:38 mais ils n'y sont jamais parvenus.
00:29:41 Et pourtant, ces hémisphères n'étaient pas collés entre eux au moyen d'une superglue.
00:29:47 En fait, grâce à un système de valve, Otto von Guericke avait retiré l'air présent dans la sphère,
00:29:55 ce qui a maintenu les deux hémisphères collés l'un à l'autre,
00:29:59 par la différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur de la sphère, théoriquement vide.
00:30:07 Pour décoller les deux hémisphères, il a donc simplement fallu ouvrir la valve,
00:30:13 ou exercer une action d'une masse équivalente à deux tonnes et demie.
00:30:20 Cette expérience a été l'une des premières à créer un vide artificiel et à en observer les propriétés.
00:30:29 C'est un peu le même principe que l'expérience de la bougie, que l'on peut refaire chez soi.
00:30:36 On met une bougie dans un verre et on place un deuxième verre à l'envers dessus.
00:30:42 Une fois tout l'oxygène disparu, les deux verres restent collés entre eux.
00:30:51 Alors, est-ce que dans ces deux cas, il s'agit de vide absolu ?
00:30:56 Non, pas vraiment.
00:30:58 Ce serait plutôt le type de vide que l'on retrouve à l'altitude de la Station Spatiale Internationale, par exemple.
00:31:06 S'il s'agissait d'un vide absolu, la force requise pour séparer les deux hémisphères ou les deux verres serait infinie.
00:31:15 Le vide absolu serait-il impossible, sur Terre comme dans l'Univers ?
00:31:21 Voyons ce que nous dit la théorie.
00:31:26 Imaginons un cube où nous avons réussi à obtenir un vide de matière complète.
00:31:33 Pour maintenir un tel vide de matière, il faut plusieurs choses.
00:31:38 Premièrement, il faut que les parois du cube soient complètement opaques aux rayonnements électromagnétiques, et ce, sur l'ensemble de son spectre.
00:31:48 Deuxièmement, il faut que les parois du cube ne produisent ou ne transmettent aucune chaleur.
00:31:55 De cette manière, nous sommes sûrs qu'aucune matière ne pourra rentrer dans ce cube.
00:32:01 Imaginons donc un tel cube, où il n'y a ni atomes, ni photons.
00:32:07 Est-ce qu'il s'agit de vide absolu ? Pas encore.
00:32:11 Dans l'Univers, on trouve des particules qui interagissent peu avec la matière, comme les neutrinos.
00:32:20 Ces particules, elles pourraient traverser les parois du cube.
00:32:25 Car si elles interagissent peu avec la matière, elles interagissent quand même.
00:32:31 La théorie nous montre qu'il serait possible de stopper les neutrinos,
00:32:35 mais pour cela, il faudrait que le tube soit entouré d'un mur de plomb d'une épaisseur d'une année-lumière.
00:32:43 En pratique, c'est impossible.
00:32:47 La structure s'effondrerait en un trou noir.
00:32:50 Une preuve de plus que dans le cube, le vide n'est pas absolu.
00:32:56 Et oui, car même sans atomes, sans photons et sans neutrinos, le cube reste occupé par le champ gravitationnel.
00:33:07 Il s'agit d'une propriété fondamentale de l'Univers.
00:33:11 Tout objet massif crée un puits gravitationnel, qui a une portée infinie.
00:33:18 En théorie, même un grain de poussière, situé à 10 milliards d'années-lumière de nous,
00:33:23 aurait une influence gravitationnelle sur notre système solaire,
00:33:27 même si en pratique, cette influence est masquée par celle des objets plus proches et plus massifs.
00:33:34 Le cube ne peut pas s'affranchir de cette propriété fondamentale de l'Univers.
00:33:40 Il ne sera donc jamais vide.
00:33:49 Certaines théories vont encore plus loin, en avançant que la gravitation est transmise par une particule,
00:33:55 que l'on appelle le gravitant.
00:34:00 Le cube de notre expérimentation serait donc rempli de ces gravitants.
00:34:05 Et puis, même si l'on considère que les champs gravitationnels quantiques présents dans ce cube
00:34:11 sont à leur plus bas niveau, il restera toujours ce que l'on appelle l'énergie du vide.
00:34:19 L'énergie du vide, c'est une énergie sous-jacente, qui existe partout dans l'espace, à travers l'Univers.
00:34:27 C'est l'énergie d'un point zéro, où le système physique ne contient aucune matière.
00:34:34 Dans la théorie quantique des champs, l'énergie du vide n'est pas en espace vide, c'est l'état fondamental des champs.
00:34:42 Plus étonnant encore, plus le volume considéré est petit, plus l'énergie du vide est grande.
00:34:50 L'énergie du vide peut s'expliquer par des particules virtuelles,
00:34:55 qui apparaissent puis s'annihilent dans un délai si bref qu'on ne peut les observer.
00:35:01 Ces particules virtuelles seraient présentes dans l'ensemble de l'Univers.
00:35:08 La théorie de l'énergie du vide n'a pas été énoncée au hasard.
00:35:14 Elle expliquerait plusieurs phénomènes, comme l'émission spontanée, l'effet Casimir, ou le décalage de Lamb.
00:35:23 Des phénomènes quantiques sur lesquels nous n'allons pas nous pencher,
00:35:27 mais qui influenceraient le comportement de l'Univers à l'échelle cosmologique.
00:35:35 Tu n'es pas encore convaincu par toutes ces démonstrations ?
00:35:39 Il existe une autre preuve irréfutable que le vide absolu n'existe pas.
00:35:45 Le vide ne serait pas statique, mais en expansion.
00:35:50 Or, quelque chose qui se transforme ne peut pas réellement être vide.
00:36:01 Tu l'as bien compris, le vide absolu n'existe pas.
00:36:05 Mais alors, quand on parle de vide et de super vide, de quoi parle-t-on ?
00:36:12 Les vastes régions de vide que nous observons dans notre Univers ne sont pas dépourvues de toute matière.
00:36:20 Comme dans le vide du Bouvier, on y trouve des galaxies,
00:36:24 bien qu'elles soient extrêmement éparpillées, dans une zone gigantesque.
00:36:31 Les super vides ne sont pas vides dans le sens où il n'y a rien,
00:36:35 mais vides parce qu'ils sont fortement moins denses que le reste de l'Univers.
00:36:41 Ces régions de vide cosmiques sont au moins dix fois moins riches en galaxies par unité de volume
00:36:47 que ne le sont les amas de galaxies.
00:36:50 On peut donc donner une définition du vide dans l'Univers comme une zone
00:36:55 où la densité est dix fois inférieure à la moyenne de l'Univers observable.
00:37:02 Selon l'hypothèse de l'énergie noire, les vides cosmiques contiendraient moins de matière que le reste de l'Univers.
00:37:11 Mais ils contiendraient tout de même quelque chose, de l'énergie noire.
00:37:18 Les physiciens ont estimé que près de 70% du contenu énergétique de l'Univers
00:37:24 serait dû à cette composante qui n'est ni matière ni rayonnement.
00:37:31 L'énergie noire, ou énergie sombre, n'a jamais été observée directement.
00:37:37 C'est donc une forme d'énergie hypothétique.
00:37:46 Si la nature de l'énergie noire est encore inconnue,
00:37:49 elle est nécessaire pour interpréter les observations réalisées par les scientifiques
00:37:54 et en premier lieu l'accélération de l'expansion cosmologique.
00:37:59 Elle pourrait se trouver sous forme de constantes cosmologiques
00:38:03 ou d'objets cosmologiques à part entière par exemple.
00:38:10 En tout cas, son existence n'est pas interdite par la théorie de la relativité générale.
00:38:18 Mais comment les astronomes en sont-ils venus à supposer l'existence d'une telle énergie mystérieuse
00:38:27 qui imprégnerait notre Univers ?
00:38:30 Tout a commencé avec la découverte de l'expansion de l'Univers.
00:38:37 Dans les années 20, ce sont le physicien russe Aleksandr Fridman
00:38:42 et le physicien belge Georges Lemaitre
00:38:45 qui ont posé les bases théoriques de l'expansion de l'Univers
00:38:49 en s'appuyant sur la relativité générale d'Einstein.
00:38:54 En parallèle, l'astronome américain Edwin Hubble
00:38:58 a observé que la vitesse à laquelle s'éloignent les galaxies
00:39:02 est d'autant plus élevée que les galaxies sont distantes.
00:39:07 Ce constat a donné naissance en 1929 à la loi de Hubble.
00:39:14 La loi de Hubble décrit non le mouvement propre des galaxies dans l'Univers,
00:39:20 mais l'expansion de l'espace-temps lui-même.
00:39:25 C'est aussi au milieu des années 20 que la théorie du Big Bang a vu le jour.
00:39:31 L'expansion de l'Univers
00:39:36 Cette théorie est aujourd'hui la base du modèle cosmologique
00:39:40 le plus largement admis par la communauté scientifique.
00:39:44 Que dit-elle ?
00:39:46 Selon la théorie du Big Bang, l'Univers était extrêmement dense et chaud
00:39:52 il y a 13,8 milliards d'années.
00:39:56 Pendant les milliards d'années qui ont suivi, il a évolué.
00:40:00 Il est en expansion, mais il est aussi ralenti par la force attractive de la gravité.
00:40:07 En 1998, des équipes de recherche ont mis en évidence une incohérence par rapport à ce modèle.
00:40:17 La lumière reçue de supernovae distantes était plus faible qu'attendue.
00:40:24 Pour expliquer ces curieuses observations,
00:40:27 les chercheurs ont supposé qu'il existe une sorte d'énergie du vide
00:40:31 qui accélère l'expansion de l'Univers depuis près de 6 milliards d'années.
00:40:37 C'est à ce moment-là qu'est né le concept d'énergie noire.
00:40:42 Actuellement, on ne peut toujours pas expliquer avec certitude
00:40:49 pourquoi on observe une accélération de l'expansion de l'Univers.
00:40:54 C'est pourquoi l'énergie noire reste hypothétique.
00:40:59 Cette composante de l'Univers, contrairement à la force gravitationnelle,
00:41:04 agirait comme une force répulsive.
00:41:08 Deux hypothèses ont été avancées.
00:41:11 Selon la première, la densité d'énergie noire peut demeurer constante dans le temps.
00:41:18 L'énergie noire serait alors une constante fondamentale de la nature,
00:41:23 ou ce que l'on appelle une constante cosmologique.
00:41:29 On peut alors l'ajouter aux équations de la Relativité Générale d'Einstein.
00:41:35 Selon la seconde hypothèse, la densité d'énergie noire pourrait varier dans le temps.
00:41:43 Si cette hypothèse était avérée,
00:41:45 il faudrait revoir la théorie d'Einstein plus en profondeur.
00:41:49 Et comme toutes les hypothèses, le concept d'énergie noire peut aussi s'avérer faux.
00:41:56 Nous allons maintenant partir à la découverte de plusieurs de ces grands vides qui nous entourent.
00:42:07 Deux super vides sont particulièrement proches de nous.
00:42:11 Le vide local et le super vide local boréal.
00:42:17 Le vide local est ainsi appelé justement parce qu'il se trouve juste à côté de notre groupe local.
00:42:25 Ou en tout cas, très proche à l'échelle de l'univers.
00:42:28 Car il a été estimé que le vide local se situe à 75 millions d'années-lumière de notre planète.
00:42:36 Cette région, pratiquement dénuée de galaxies,
00:42:42 a été découverte par Richard Brent Tully et Rick Fisher en 1987.
00:42:49 Si ces dimensions sont inconnues,
00:42:52 les chercheurs pensent que ce vide s'étend sur au moins 150 millions d'années-lumière de large,
00:42:58 et peut-être jusqu'à 230 millions d'années-lumière de long.
00:43:02 Ce vide est divisé en trois secteurs, séparés par des points de filaments vaporeux.
00:43:10 Comme nous l'avons vu, les vides sont le résultat de la manière dont la gravitation fait s'attirer
00:43:17 et s'agglutiner la matière dans l'univers.
00:43:20 La gravitation regroupe les galaxies en groupes et en amas,
00:43:25 et les sépare de régions presque vides de toutes galaxies.
00:43:30 Notre voie lactée, elle, se trouve au cœur d'une rangée de galaxies,
00:43:35 larges et plates, qui a été nommée le voile local.
00:43:40 Ce filament délimite le vide local.
00:43:44 On utilise souvent l'image d'une brioche au raisin pour se représenter l'expansion de l'univers.
00:43:54 Imagine une brioche au raisin qui cuit dans le four.
00:43:58 La brioche, c'est l'univers.
00:44:01 Elle gonfle en cuisant.
00:44:05 Les raisins, ce sont les galaxies.
00:44:07 Lorsque la brioche gonfle, ils s'éloignent les uns des autres,
00:44:11 mais sans pour autant être modifiés.
00:44:15 On pourrait ajouter une troisième composante à cette image parlante de la brioche au raisin.
00:44:22 Les bulles d'air représentent les vides.
00:44:26 Au fur et à mesure de la cuisson de la brioche, ou de l'expansion de l'univers,
00:44:33 les bulles d'air gonflent, tout comme les vides grossissent.
00:44:38 Les scientifiques pensent que le vide local s'accroît,
00:44:42 et que le voile local s'éloigne du centre de ce vide, à une vitesse de 260 km/s.
00:44:52 Les concentrations de matière s'attirent mutuellement,
00:44:56 ce qui crée un vide plus large, d'où la matière s'enfuit.
00:45:00 En effet, plus le vide est grand, plus il est vide.
00:45:04 Plus le vide est vide, plus la gravité y est faible.
00:45:09 Une galaxie naine isolée à l'intérieur du vide local
00:45:13 pourrait donc s'échapper du vide pour aller vers des concentrations de matière.
00:45:19 Mais ce phénomène peut aussi être expliqué par l'effet de l'énergie noire.
00:45:25 Un modèle a été proposé il y a quelques années,
00:45:29 selon lequel il existait un vide relatif, centré sur la voie lactée.
00:45:34 Autrement dit, nous nous situerions, nous aussi, dans une zone de vide relatif.
00:45:41 Ce modèle, appelé bulle de Hubble, ou Hubble bubble,
00:45:46 a fait l'effet d'un pavé dans la mare, et il est toujours défendu par certains scientifiques,
00:45:51 bien qu'il n'ait jamais été confirmé.
00:45:54 Si ce modèle était vrai, alors il faudrait revoir tout le modèle cosmologique
00:45:59 sur lequel repose actuellement notre compréhension de l'Univers.
00:46:04 Nous avons fondé notre modèle cosmologique sur le principe d'homogénéité
00:46:15 et d'isotropie.
00:46:17 Nous pensons que notre univers est homogène et isotrope,
00:46:21 c'est-à-dire qu'il est le même quelle que soit la direction dans laquelle on regarde.
00:46:27 Depuis notre point de vue, on peut donc comprendre l'univers tel qu'il est.
00:46:32 Ce principe d'homogénéité et d'isotropie suppose que nous n'occupons pas
00:46:37 une position particulière dans l'univers.
00:46:40 C'est ce que l'on appelle le principe Copernicien.
00:46:44 Le modèle copernicien s'oppose au modèle qui prévalait depuis l'Antiquité,
00:46:50 le géocentrisme et l'héliocentrisme.
00:46:54 D'après le modèle du géocentrisme, la Terre se trouvait immobile,
00:47:01 au centre de l'univers, et les planètes autour de la Terre
00:47:05 suivaient des trajectoires complexes sur des épicycles.
00:47:11 Lorsqu'on a découvert que la Terre tournait autour du Soleil,
00:47:15 c'est le modèle de l'héliocentrisme qui a remplacé celui du géocentrisme.
00:47:20 Cette fois-ci, le Soleil était au centre de l'univers,
00:47:24 et les planètes suivaient des trajectoires circulaires.
00:47:28 Ce modèle a été diffusé par Copernic, puis il a été étoffé par Galilée,
00:47:34 qui a découvert que les planètes formaient des ellipses autour du Soleil,
00:47:38 et non des cercles.
00:47:40 Maintenant, on sait que le Soleil ne se trouve pas plus au centre de l'univers que la Terre.
00:47:46 En fait, le Soleil est une étoile comme les autres.
00:47:50 Elle se trouve parmi au moins 100 milliards d'autres étoiles dans notre galaxie.
00:47:55 De même que notre galaxie est l'une des quelques 200 milliards de galaxies de l'univers observable.
00:48:02 Ce modèle plus réaliste est celui qui prévaut aujourd'hui,
00:48:09 mais il soulève des questionnements,
00:48:11 et nous oblige à invoquer une expansion accélérée de l'univers,
00:48:15 et donc l'existence de l'énergie noire.
00:48:19 C'est pourquoi certains physiciens sont allés jusqu'à remettre en question ce postulat de base.
00:48:28 Et si nous nous trouvions dans une région de l'univers légèrement moins dense en galaxie
00:48:34 que le reste de l'univers ?
00:48:36 Autrement dit, dans une région de vide relatif.
00:48:40 Cette hypothèse expliquerait notre perception d'une expansion accélérée,
00:48:45 sans avoir besoin d'invoquer une forme d'énergie nouvelle pour expliquer ce mouvement.
00:48:51 C'est cela la bulle de Hubble.
00:48:57 Si la Terre est au centre d'un vide relatif,
00:49:00 il y a un matériau plus dense autour de ce vide qui attire la matière loin du point central de vide.
00:49:07 De la même manière que le voile local attire les galaxies naines isolées du vide local.
00:49:14 Autrement dit, les étoiles autour de nous sont attirées loin de la Terre
00:49:19 beaucoup plus rapidement que la vitesse de l'expansion de l'univers.
00:49:23 Ce qui explique l'accélération de l'expansion de l'univers.
00:49:29 La bulle de Hubble expliquerait aussi pourquoi les deux méthodes utilisées pour mesurer la constante de Hubble
00:49:37 ne donnent pas des résultats similaires ou même conciliables.
00:49:41 La constante de Hubble, c'est la mesure de la vitesse de l'expansion de l'univers.
00:49:50 Ou plus précisément, le rapport entre la distance et la vitesse de récession des galaxies dans l'univers.
00:49:59 Si le principe copernicien est vrai, alors cette vitesse est constante.
00:50:05 Où qu'elle soit mesurée dans l'univers, on devrait obtenir la même valeur.
00:50:11 Or, ce n'est pas le cas.
00:50:13 La première méthode utilisée pour mesurer la constante de Hubble se sert du fond diffus cosmologique comme repère.
00:50:21 Tandis que la seconde méthode se base sur les supernovae qui apparaissent sporadiquement dans les galaxies
00:50:28 et sont facilement observables par leur éclat.
00:50:31 Mais les données obtenues avec ces deux méthodes n'ont rien à voir.
00:50:41 La première méthode donne une valeur de 67,4 km/s par Mpc.
00:50:48 Ce qui veut dire que l'univers s'étend de 67,4 km/s plus vite tous les 3,26 millions d'années-lumière.
00:50:58 La seconde méthode donne une valeur de 74 km/s par Mpc.
00:51:09 Un mystère de plus à résoudre dans la quête de la compréhension de notre univers.
00:51:15 L'hypothèse de la bulle de Hubble comme hypothèse de l'énergie noire n'ont pas été prouvées.
00:51:22 Mais en tout cas, il est vrai que nous évoluons dans l'une des régions les moins denses de l'espace.
00:51:29 Si on considère le vide comme un volume d'espace au sein duquel la matière est sensiblement moins présente
00:51:37 qu'elle ne l'est en moyenne dans le reste de l'univers,
00:51:41 alors notre planète se trouve dans un vide 7 fois plus grand que la moyenne.
00:51:46 Un vide qui s'étend sur près de 2 milliards d'années-lumière
00:51:50 et englobe notre galaxie et des milliers d'autres autour de nous.
00:51:54 Ce vide est appelé le vide KBC.
00:52:02 Ce sont les astronomes Ryan Kinnan, Ami Barger et Eric Kinnan.
00:52:08 Ils ont ainsi nommé ce super vide après l'avoir étudié en 2013.
00:52:13 Ce vide, ou cette zone en sous-densité plus précisément,
00:52:17 prend à peu près la forme d'une sphère de 2 milliards d'années-lumière de diamètre.
00:52:22 Cette zone presque vide comprend la Voie lactée,
00:52:27 mais aussi le groupe local et la plus grande partie de l'Agnakéa.
00:52:32 Nous n'avons pas encore vu ce vide,
00:52:35 mais il est en partie de l'Agnakéa.
00:52:38 Nous nous trouvons, quant à nous,
00:52:40 à quelques centaines de millions d'années-lumière du centre du vide.
00:52:44 Le vide KBC est peut-être moins vide que le vide du Bouvier,
00:52:50 ou que le vide local,
00:52:52 mais il reste très peu dense par rapport à la moyenne de l'univers.
00:52:57 Il est difficile d'imaginer que la région du ciel dans laquelle nous nous trouvons
00:53:02 peut être considérée comme un vide.
00:53:05 En effet, c'est dans le vide KBC que se trouvent la Voie lactée et le groupe local,
00:53:14 groupe de plus de 60 galaxies,
00:53:17 dont la nôtre, qui s'étend sur 10 millions d'années-lumière de diamètre.
00:53:22 Le groupe local n'est peut-être pas l'amas de galaxies le plus impressionnant,
00:53:31 mais il contient au moins une autre galaxie massive en plus de la Voie lactée,
00:53:36 la galaxie d'Andromède, ou M31.
00:53:40 Comme la Voie lactée, c'est une galaxie spirale.
00:53:44 Elle est encore plus massive que notre galaxie,
00:53:47 avec un diamètre de 220 000 années-lumière,
00:53:50 et contient 1000 milliards d'étoiles,
00:53:53 ce qui lui a valu d'être confondu avec une nébuleuse.
00:53:58 Ces deux galaxies ne sont pas isolées.
00:54:01 Elles sont séparées d'environ 2,5 millions d'années-lumière,
00:54:06 ce qui reste proche à l'échelle de l'Univers.
00:54:09 D'ailleurs, elles sont tellement proches
00:54:12 qu'elles vont, dans 4,5 milliards d'années, entrer en collision.
00:54:22 Notre galaxie et la galaxie d'Andromède se rapprochent à plus de 400 000 km/h.
00:54:29 Le vide KBC contient également l'amas de la Vierge,
00:54:39 un gigantesque amas de galaxies composé de 1300 à 2000 galaxies.
00:54:45 Plus grand que le groupe local et sa soixantaine de galaxies,
00:54:48 l'amas de la Vierge n'est qu'une goutte d'eau dans l'océan,
00:54:52 à côté du superamas de la Vierge,
00:54:54 lui aussi contenu dans le vide KBC.
00:54:57 Le superamas de la Vierge, ou superamas local,
00:55:01 englobe l'amas de la Vierge en son centre et le groupe local.
00:55:06 On pourrait continuer ainsi pendant longtemps.
00:55:09 Le vide KBC contient une bonne partie de l'Agnakéa,
00:55:14 un véritable continent galactique qui englobe le superamas de la Vierge,
00:55:19 mais aussi le superamas de l'Hydrocentaure et le superamas du Pan Indien.
00:55:25 Alors peut-être que pour toi, il ne s'agit pas de vide,
00:55:29 mais pour les scientifiques, cette zone peut relativement être qualifiée de vide.
00:55:35 La mise en évidence de cette zone de presque vide a fait débat.
00:55:41 La question est de savoir si son existence est compatible
00:55:45 avec le modèle cosmologique actuel, le modèle standard du Big Bang,
00:55:49 aussi appelé modèle de concordance ou modèle lambda-CDM,
00:55:54 CDM pour Cold Dark Matter, ou matière noire.
00:56:01 Ce modèle est le plus couramment admis,
00:56:04 car c'est le modèle le plus simple qui puisse rendre compte
00:56:07 des propriétés de l'univers observable.
00:56:10 Autrement dit, c'est le seul modèle qui puisse expliquer de manière simple
00:56:14 l'existence et la structure du fond diffus cosmologique,
00:56:18 mais aussi la structure à grande échelle de la distribution des galaxies
00:56:22 et l'expansion de l'univers ainsi que son accélération.
00:56:27 C'est aussi le modèle le plus simple expliquant l'abondance des nucléons
00:56:31 et des éléments légers dans l'univers,
00:56:34 comme l'hydrogène, l'hélium et le lithium.
00:56:40 Ce modèle suppose que la théorie de la relativité générale
00:56:44 décrit correctement la gravité.
00:56:48 Il est apparu à la fin des années 90,
00:56:51 à un moment où la communauté scientifique avait du mal à trouver un consensus
00:56:56 sur la composition des densités d'énergie de l'univers.
00:57:01 Certains scientifiques pensent que le vide KBC
00:57:04 ne peut pas exister dans l'univers tel que le décrit ce modèle.
00:57:10 Mais d'autres pensent qu'un tel super vide,
00:57:13 aussi immense soit-il, est tout à fait cohérent avec ce modèle.
00:57:18 Le débat est toujours ouvert.
00:57:21 Concrètement, qu'est-ce que cela change pour nous
00:57:24 de savoir que nous sommes au cœur d'une zone à la densité
00:57:27 bien inférieure à la moyenne de l'univers ?
00:57:32 Pour les scientifiques, beaucoup de choses.
00:57:35 Car cela peut expliquer par exemple
00:57:38 que l'on est une constante de hub local plus élevé.
00:57:43 Pour nous, pas grand-chose.
00:57:46 Mis à part que notre ciel nocturne est légèrement plus sombre
00:57:49 que sur d'autres planètes situées dans d'autres parties de l'univers.
00:57:57 Continuons notre exploration des super vides.
00:58:01 Richard Brentelli et son équipe n'ont pas seulement découvert le vide local.
00:58:06 Ils ont aussi découvert un autre super vide proche de nous.
00:58:10 Le super vide local boréal.
00:58:14 Ce vide est qualifié de super vide,
00:58:17 car il s'étend sur 339 millions d'années-lumière de diamètre.
00:58:22 Dans cette zone, aucun amas riche de galaxies n'a été identifié.
00:58:28 Le centre du super vide local boréal
00:58:31 est situé à 199 millions d'années-lumière de la voie lactée.
00:58:36 Entre le super amas de la Vierge et le super amas d'Hercule.
00:58:40 Entre les constellations du Bouvier, de la Vierge et de la Tête de Serpent.
00:58:45 Le super amas d'Hercule est avec le super amas de la Vierge
00:58:50 l'un des trois super amas les plus importants de l'Agnakéa.
00:58:55 Il se trouve, comme tu l'as certainement deviné de par son nom,
00:58:59 dans la constellation d'Hercule.
00:59:03 Ce super amas est en fait constitué de deux super amas de galaxies reliées entre eux.
00:59:10 Le plus grand contient plusieurs amas riches.
00:59:13 Notamment les amas A2147, A2151 et A2152.
00:59:21 Et des centaines de petits groupes de galaxies.
00:59:24 Le second super amas est dominé par deux amas riches en galaxies.
00:59:29 A2197 et A2199.
00:59:35 Ce super amas d'Hercule délimite, avec le super amas de la Vierge,
00:59:40 les frontières du super vide local boréal.
00:59:45 Il est maintenant temps de s'éloigner un petit peu pour aller explorer le vide de l'Erydan.
00:59:57 Ce super vide serait probablement le plus grand vide connu.
01:00:02 Situé dans la constellation de l'Erydan, dans l'hémisphère sud,
01:00:06 ce super vide a été identifié par des chercheurs de l'université d'Hawaii à Manoa le 21 avril 2015.
01:00:15 Il s'agirait même de la plus grande structure jamais identifiée par l'humanité
01:00:20 selon le chercheur Edvan Svapudi, qui a dirigé les travaux de recherche.
01:00:26 Cet immense vide mesurerait 1,8 milliard d'années-lumière de diamètre.
01:00:32 Comme le vide local et le super vide local boréal,
01:00:36 le vide de l'Erydan n'est pas si éloigné de nous.
01:00:40 Il se trouve à seulement 3 milliards d'années-lumière de la Terre,
01:00:44 ce qui peut te paraître énorme, mais reste relativement court dans l'immensité de l'univers.
01:00:52 Comment ce super vide a-t-il été repéré ?
01:00:58 Nous avons déjà vu qu'il est plutôt difficile de repérer des vides dans le ciel.
01:01:04 Les astronomes vont d'abord se concentrer sur ce qu'ils voient,
01:01:09 avant de se pencher sur ce qu'ils ne voient pas.
01:01:13 Le vide de l'Erydan a été repéré grâce au télescope Pan-STARRS-1 d'Hawaii.
01:01:20 Tout a commencé en 2004, lorsque les scientifiques ont remarqué la présence d'une anomalie
01:01:26 grâce aux données enregistrées par la sonde d'anisotropie micro-onde de Wilkinson.
01:01:34 Cette anomalie, c'est un point froid qui tranche par rapport aux régions voisines,
01:01:41 qui, elles, ont des températures plus douces.
01:01:45 On parle de point froid, mais il faut comprendre qu'il s'agit là d'une gigantesque zone
01:01:50 plus froide que le reste de l'univers alentour.
01:01:54 Véritable tâche d'huile dans l'uniformité de l'univers.
01:02:01 Pour mieux comprendre en quoi cette découverte a étonné la communauté scientifique,
01:02:07 il faut remonter au premier temps de notre univers, le fameux Big Bang.
01:02:13 Pendant un temps, le jeune univers était une soupe de particules électriquement chargées
01:02:19 qui retenaient la lumière prisonnière.
01:02:22 On appelle ce temps l'âge sombre de l'univers.
01:02:26 Lorsque les premiers atomes se sont formés, la lumière a pu être libérée.
01:02:31 Le fond diffus cosmologique est un vestige de cet âge sombre.
01:02:37 Il est normalement assez homogène, à l'exception de ce fameux point froid.
01:02:45 De nombreuses hypothèses ont été avancées pour expliquer ce point froid.
01:02:50 Avait-on découvert un autre univers ?
01:02:53 Avait-on fait une erreur de calcul ?
01:02:57 S'agissait-il d'un trou noir ?
01:03:01 La réponse était plus simple.
01:03:04 Il s'agissait en fait d'un super vide, le super vide de l'Erydan.
01:03:10 Les scientifiques ont alors émis l'hypothèse qu'il y avait à cet endroit
01:03:15 un vide tellement immense qu'il freinait la puissance de la lumière,
01:03:20 et donc la circulation de la chaleur.
01:03:25 Lorsqu'il traverse le vide, les rayons de lumière faiblissent peu à peu.
01:03:30 Et dans le cas d'un tel super vide, il lui faut des centaines de millions d'années pour le traverser.
01:03:40 Mais les scientifiques ont ensuite réalisé que le vide en lui-même
01:03:45 ne pouvait pas être la seule explication à la froideur qui avait été décelée.
01:03:50 Les vides ne sont pas réellement vides, ils sont simplement moins denses que le reste de l'univers.
01:03:58 Le super vide de l'Erydan contiendrait, selon un scientifique ayant participé à l'étude du nom de Andras Kovacs,
01:04:06 environ 20% de matière en moins que dans notre partie de l'univers.
01:04:12 Il manquerait donc près de 10 000 galaxies dans cette partie de l'espace.
01:04:17 Cela peut expliquer en partie ces températures inhabituellement basses.
01:04:23 En partie seulement.
01:04:26 Car le mystère est cependant loin d'être résolu.
01:04:30 Les scientifiques cherchent maintenant à comprendre comment le vide s'est formé lui-même.
01:04:38 Il se pourrait bien que là encore, l'énergie noire ait son rôle à jouer.
01:04:44 Pour autant, l'hypothèse d'un univers parallèle n'a pas été écartée définitivement.
01:04:51 Certains vont même jusqu'à soutenir une hypothèse très controversée,
01:04:55 selon laquelle il existerait des milliards d'univers comme le nôtre.
01:05:01 Le super vide de l'Erydan serait alors le résultat d'une collision entre deux univers.
01:05:12 Laura Mercini-Houghton, cosmologiste, physicienne théorique et professeure à l'université de Caroline du Nord à Chapel Hill,
01:05:22 est l'une des scientifiques qui soutiennent l'hypothèse des univers parallèles.
01:05:27 Selon elle, la cosmologie standard ne peut pas expliquer un trou cosmique aussi gigantesque.
01:05:35 Cette tâche froide dans l'univers serait donc probablement l'empreinte d'un autre univers au-delà du bord du nôtre,
01:05:45 causé par une intrication quantique entre des univers avant qu'ils ne soient séparés par l'inflation cosmique.
01:05:54 La théorie de l'inflation cosmique décrit la poussée d'expansion extraordinaire que l'univers aurait connu au moment du Big Bang,
01:06:04 véritable coup de pouce à la formation de l'univers tel qu'on le connaît aujourd'hui.
01:06:09 L'univers aurait ainsi connu une phase d'expansion très rapide, qui lui aurait permis de grossir d'au moins 10 puissance 26 en un temps extrêmement bref après le Big Bang.
01:06:22 À ce moment-là, l'espace s'est élargi plus vite que la vitesse de la lumière, et la taille de l'univers a doublé au moins 90 fois,
01:06:33 ce qui lui a permis de passer presque instantanément de la taille subatomique à la taille d'une balle de golf.
01:06:41 Ensuite, toutes les autres forces se sont formées, en une fraction de seconde seulement.
01:06:47 Les neutrons et les protons se sont formés, puis ils ont fusionné, créant ainsi des noyaux d'hydrogène et d'hélium.
01:07:00 380 000 ans plus tard, ces noyaux d'hydrogène et d'hélium ont capturé des électrons pour former des atomes, et les bases de notre univers étaient posées.
01:07:12 Cette théorie de l'inflation cosmique a convaincu certains chercheurs qu'il est tout à fait possible qu'il y ait d'autres univers parallèles au nôtre.
01:07:23 Selon le physicien théoricien Alexander Wilkin de l'université Tufts dans le Massachusetts, l'inflation cosmique ne s'est pas terminée partout au même moment.
01:07:35 Alors oui, elle a pris fin pour tout ce que nous pouvons détecter depuis la Terre, il y a 13,8 milliards d'années.
01:07:43 Mais elle se poursuit aussi dans d'autres endroits.
01:07:50 C'est ce que l'on appelle la théorie de l'inflation éternelle.
01:07:55 Lorsque l'inflation cosmique se termine à un endroit, un nouvel univers bulle se forme, et ainsi de suite.
01:08:03 La théorie du multivers a beau être l'une des plus controversées de la science, elle est aujourd'hui soutenue par nombre de théories scientifiques.
01:08:14 Peut-être que l'étude des mystères des super-vides nous permettra d'en savoir plus dans les décennies à venir.
01:08:22 Continuons notre exploration des super-vides de notre univers.
01:08:32 Moins connu que le vide local, le vide du bouvier, ou le vide de l'éridant, le vide géant, ou Giant Void en anglais, se situe dans la constellation des chiens de chasse.
01:08:45 On le trouve aussi sous le nom de super-vide des chiens de chasse, ou AR-LP36.
01:08:55 Ce super-vide est, après le vide de l'éridant, le deuxième plus grand vide confirmé à ce jour, et le plus grand vide de l'hémisphère nord.
01:09:05 Son diamètre est de 1 à 1,3 milliards d'années-lumière.
01:09:11 Le centre de ce vide est situé à 1,5 milliards d'années-lumière de nous.
01:09:20 Ce super-vide a été découvert en 1988.
01:09:25 On y trouve 17 amas de galaxies concentrées dans une zone sphérique.
01:09:31 Ces amas de galaxies n'ont aucune interaction entre eux, ce qui montre que la densité des amas est très faible.
01:09:46 Comprendre les propriétés du vide cosmique est l'un des défis de la science moderne.
01:09:51 Car même si cela semble paradoxal, l'étude des vides pourra nous apporter de nombreuses informations sur notre univers et son histoire.
01:10:01 Parce que l'origine de ces super-vides se trouve dans des temps lointains, l'étude des vides peut d'abord nous aider à comprendre la formation de notre univers et les règles qui ont régi son évolution.
01:10:16 Il semblerait que dans l'univers primordial, de petites irrégularités, des petites variations de densité se sont formées et se sont ensuite amplifiées pour devenir les immenses zones de vide relatifs que nous connaissons aujourd'hui.
01:10:32 Étudier les vides nous permettra de comprendre comment se sont formées ces zones de densité qui ont formé les galaxies, et ces zones de sous-densité qui ont donné naissance à ces immenses vides.
01:10:46 Étudier les vides nous permettra aussi de comprendre comment se sont formées les grandes structures de notre univers.
01:10:56 Est-ce à cause de leur présence que les galaxies se regroupent en grappes, en hamas, en filaments, formant la toile cosmique que l'on observe aujourd'hui sur les cartes dynamiques de l'univers observable ?
01:11:08 Ou bien, contrairement à ce que l'on pense, les vides sont la conséquence de la structuration des galaxies en hamas, en super-hamas, puis en filaments de matière.
01:11:21 Mais surtout, l'étude des vides pourra aussi nous fournir les informations qu'il nous manque sur cette fameuse énergie sombre qui se cache derrière l'expansion de l'univers.
01:11:32 L'énergie sombre expliquerait pourquoi l'expansion du cosmos accélère depuis environ 7 milliards d'années, sans que nous ayons à modifier les lois de la Relativité Générale d'Einstein.
01:11:48 Mais son existence reste hypothétique, et les scientifiques cherchent toujours de véritables preuves pour valider son existence.
01:11:57 Les super-vides sont le laboratoire idéal pour tester les modèles d'énergie sombre et de gravité modifiés qui se substitueraient à la Relativité Générale.
01:12:11 Les vides cosmiques, qui constituent 90% du volume de l'univers, contiennent très peu de matière, et pourraient être composés principalement d'énergie sombre.
01:12:22 Logiquement, ce sont donc les premiers éléments à observer si l'on veut trouver des preuves de l'existence de cette énergie mystérieuse.
01:12:33 Étudier les vides cosmiques est aussi un bon moyen pour les scientifiques de mesurer l'évolution de l'expansion de l'univers.
01:12:42 Imaginons que l'on cherche à comparer l'étendue apparente d'un vide en profondeur et son étendue sur le ciel.
01:12:50 La première nous est donnée par la vitesse d'éloignement des galaxies qui le délimitent, et la seconde par la distance sur le ciel entre ces galaxies.
01:13:02 En utilisant le principe cosmologique selon lequel l'univers est homogène et isotrope, les vides cosmiques devraient ressembler à des boules.
01:13:11 Ces deux étendues sont alors égales en moyenne.
01:13:15 Une propriété qui nous permet de mesurer la vitesse d'expansion à l'instant où la lumière a été émise par les galaxies délimitant le vide cosmique,
01:13:25 et donc d'en savoir plus sur le contenu de l'univers à cette même époque.
01:13:30 Le vide
01:13:35 Le vide est l'une des structures qui nous permet de mesurer l'expansion de l'univers.
01:13:39 Mais il y en a d'autres, comme les oscillations acoustiques du plasma primordial, des structures encore plus immenses que les super vides.
01:13:48 Les vides forment une boule, cela est vrai seulement en moyenne.
01:13:54 Dans la réalité, leur forme individuelle peut varier, et même se montrer très complexe.
01:14:00 C'est pour cela que les vides sont si difficiles à identifier.
01:14:05 En 2007, des algorithmes s'appuyant sur ces principes ont été publiés.
01:14:13 Ce sont en quelque sorte des bases de données qui permettent de mieux comprendre l'univers.
01:14:20 Ils permettent d'identifier les vides, même s'il y a de petites déformations de la distribution spatiale des galaxies.
01:14:28 Des scientifiques ont également créé une chaîne d'analyse, appelée VIDE,
01:14:38 qui a permis de construire des bases de données ouvertes de vides cosmiques à partir du relevé du ciel Sloan.
01:14:46 Par la suite, d'autres catalogues de vides cosmiques ont été construits à partir d'autres relevés.
01:14:52 Les scientifiques ont compris l'importance de ne pas seulement cartographier les galaxies et les amas de galaxies, mais aussi les vides.
01:15:02 Aujourd'hui, l'évolution des technologies permet des analyses toujours plus fines des données recueillies.
01:15:12 Les relevés de galaxies sont de plus en plus étoffés, et nous sommes maintenant capables de détecter plus de vides
01:15:19 et de reconstruire la toile cosmique le plus fidèlement possible, uniquement à partir des relevés de galaxies.
01:15:27 Ainsi, les super-vides commencent petit à petit à dévoiler leurs secrets.
01:15:35 Une étude récente menée par le chercheur Nico Amos de l'Université de Munich s'est penchée sur la vitesse des galaxies au sein des vides.
01:15:46 Un défi en soi, car la vitesse d'une galaxie ne se mesure pas si facilement.
01:15:52 Il faut faire une moyenne entre deux composantes.
01:15:56 La première est la vitesse liée à l'expansion de l'univers.
01:16:01 Le décalage vers le rouge, qui conduit les galaxies à s'éloigner de la voie lactée.
01:16:07 La deuxième composante est la vitesse propre de la galaxie au sein du vide.
01:16:14 Et puis, il y a aussi l'attraction gravitationnelle, qui est exercée par les régions denses en matière qui bordent le vide.
01:16:25 Grâce à leurs mesures, Nico Amos et son équipe ont pu estimer la densité moyenne de matière dans l'univers, et le taux de croissance des grandes structures.
01:16:36 Pour étudier les vides toujours plus précisément, le programme E-BOSS, extension du programme BOSS et les observations d'Euclide, nous permettront d'observer plus de 10 milliards d'objets, dont 50 millions de galaxies.
01:16:53 Avec un tel catalogue, nul doute que nous pourrons découvrir de nouveaux super-vides, et continuer à percer tout leur mystère.
01:17:03 En bref, étudier le vide peut nous apporter de nombreux éléments pour comprendre notre univers et ses secrets.
01:17:17 La prochaine étape dans l'étude des vides, c'est d'identifier les vides toujours plus lointains de nous.
01:17:23 Car plus nous observons des régions du ciel lointain, plus nous regardons l'univers jeune.
01:17:29 Observer les vides lointains nous permettra de comprendre la dynamique de l'énergie sombre, son évolution et son rôle dans l'histoire de l'univers.
01:17:46 Cela nous permettra surtout de mettre à l'épreuve les hypothèses, de valider les modèles et d'avancer dans la quête de compréhension de notre univers.
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