La PREUVE que l'Univers est INFINI (Et pourquoi c’est terrifiant)

certaines images ont le pouvoir de changer le monde vous vous souvenez peut-être de cette photographie iconique la Terre vue depuis la lune capturée par les astronautes d'Apollo une simple bille bleue suspendue dans le vide fragile et solitaire mais aujourd'hui je voudrais vous parler d'une autre image une image qui a changé à tout jamais ma vision du monde et de l'univers et qui m'a donné un sentiment étrange qui me h jusqu'à aujourd'hui préparez-vous je vous la montre voilà à première vue on dirait une photo simple du ciel mais je vais vous faire voir que cette photo

est beaucoup plus importante que tout ce que vous auriez pu imaginer elle nous vient du télescope James web et montre un minuscule morceau du ciel c'est pas grand-chose à première vue mais pour vous donner une idée cette portion représente l'équivalent de la taille d'une tête d'épingle tenue à bout de bras mais dans cet espace dérisoire on trouve pas juste quelques étoiles on y trouve des milliers de galaxies chacune d'entre elles comme la nôtre contenant des milliards d'étoiles et probblement autant de planètes et ça ce n'est qu'un début cette image a révélé des galaxies si lointaines

si faibles qu'elles étaient invisible au précédent télescope y compris Hubble certaines d'entre elles ont émis leur lumière il y a plus de 13 milliards d'années à une époque où l'univers n'était qu'un enfant en un seul cliché on vient de plonger en quelque sorte dans le passé plus loin que jamais auparavant mais il y a quelque chose d'encore plus fascinant cette image n'a pas été prise dans une région spéciale du ciel mais dans une zone complètement anodine choisie précisément parce qu'elle semblait vide et pourtant elle déborde de galaxie alors imaginez c'est un fragment aussi petit est

aussi riche qu'en est-il du reste et plus on regarde loin plus on semble en découvrir d'autres encore plus distante à chaque pas l'univers dévoile de nouveaux secrets comme s'il n'avait jamais de faim et c'est là qu'une question a commencé à me venir une question qui m'a hanté pendant des jours des semaines jusqu'à où ça va est-ce que l'univers est infini est-ce qu'il a une limite une frontière quelque chose après lequel il n'y a plus rien plus d'étoiles plus de galaxie au fin fond de l'univers est-ce qu'il y a un mur ou une barrière infranchissable mais

plutôt que de vous parler d'équation et théorie abstraite aujourd'hui je vous propose de faire plus simple et si on y allait tout simplement aujourd'hui je vous amène en voyage vous et moi à l'intérieur d'une fusée fictive en direction de l'infini on va découvrir ensemble ce qui se cache au fin fond de notre univers on ressent d'abord une secousse sourde puis l'incroyable poussé notre fusée qui s'élance vers le ciel on vient de quitter la Surace de la Terre notre berceau à quelques kilomètres à peine l'atmosphère ble le ciel fonce et en moins de 10 minutes grâce

au technologies avancé dont il dispose atteint l'orbite basse une performance à première vue formidable mais en réalité c'est à peine un premier pas là devant nous se trouve la station spatiale internationale elle n'est qu'à environ 400 km au-dessus du sol à peine la distance d'un Paris lion mais c'est déjà un exploit d' accéder un vaisseau classique met une dizaine d'heures pour rejoindre l'ISS après le décollage pourtant cette altitude dérisoire à l'échelle cosmique est déjà suffisante pour que le paysage se transforme on voit clairement la courbure terrestre la fine couche bleu de notre atmosphère et surtout

le silence sidéral autour on pourrait croire qu'on a pas parcourir un bon bout de chemin mais comparer la Lune est à près de 400000 km soit 1000 fois plus loin que l'ISSS pour y aller même les fusées les plus puissantes de notre histoire comme Saturne 5 prendrai 3 jours entiers un avion de ligne met environ une journée pour faire le tour du globe en multipliant les escales la lune c'est 30 fois le diamètre de la Terre une traversée qui défie déjà notre intuition et c'est rien à côté des distances interplanétaires le soleil notre étoile est

à 150 millions de kilomètr la lumière la chose la plus rapide qui soit met plus de 8 minutes pour nous atteindre 8 peties minutes pour qu'un photon quitte la surface solaire et vienne frapper notre rétine pourtant c'est déjà une éternité à l'échelle de nos voyages humain sans parler des planètes Mercure Vénus Mars chacune orbite a des dizaines voire des centaines de millions de kilomètres du Soleil à côté de ces chiffres l'altitude de l'ISS ou même la distance terre lune sont ridicules faible nouvà désormais loin de la Terre loin de l'orbite lunaire plus on avance plus

on se rend compte que ce que nous appelons le système solaire est un vaste désert noir où les planètes et les astéroïdes sont autant de petits oasis perdus dans l'immensité silencieuse d'abord il y a le système solaire interne c'est la région où se trouvent les quatre planètes thluriques Mercure Vénus la Terre et Mars dans l'Antiquité on ne savait pas encore qu'il s'agissait de monde rocheux on y voyait des points lumineux er rant qu'on a baptisé planète et on leur prêtait des puissances divines la planète Mercure petite rapide et proche du Soleil porte bien le nom

du Messager rapide des dieux romains Vénus la déesse de l'amour et de la beauté est associé à cette brillante étoile du matin et du soir éternellement plus proche du Soleil plus lumineuse que toutes les autres planètes aujourd'hui on sait que Vénus est un enfer suffoquant Mars le dieu de la guerre apparaît rouge à l'œil nu les anciens y voyaient le symbole du sang et des conflits mais la réalité est plus subtile c'est sa surface oxygénée qui donne cette teinte KMA en fait elle est rouge parce qu'elle est rouillée en quelque sorte à l'échelle de notre

voyage mars est déjà beaucoup plus loin que la Lune mais c'est encore un monde voisin en quittant les planètes intérieures notre fusée traverse la ceinture d'astéroïde un vaste anneau de débris rocheux on pourrait s'attendre à un champ de cailloux danse mais c'est tout l'inverse même ici la distance moyenne entre deux gros astéroïdes se compte en millions de kilomètres notre vaisseau file dans ce silence croisant ça et là un bloc de roches chanson cess la plus grande est à peine une goutte d'eau dans un océan de vide au-delà nous entrons dans le royaume des géantes gazeuses

Jupiter l'emblème des dieux la plus massive est à plus de 5 unité astronomique du soleil chaque unité astronomique vaut 150 millions de kilomètr la lumière mais plus de 40 minutes pour faire ce trajet pour une sonde terrienne c'est déjà des années de navigation plus on avance plus les distances deviennent abstraites Uranus Neptune a des dizaines d'unités astronomiques ne sont plus que des taches blleutées glacées bousculées par des vents inimaginables la sonde voyageur lancée dans les années 70 a mis une décennie pour atteindre ses confins au-delà de Neptune s'étend la ceinture de quiiper un champ d'objets

glacés parmi lesquels Pluton autrefois considéré comme une planète n'est qu'un membre parmi tant d'autres New Horizon l'une de nos plus rapides sondes a mis presque 10 ans à y parvenir et pourtant ce n'est même pas la fin bien plus loin à des milliers des dizaines de milliers d'unités astronomiques se trouvait le nuage de Hort une sorte de réservoir de comète il pourrait s'étendre jusqu'à presque 2 années lumières un/4 de la distance à l'étoile la plus proche même en accélérant sans cesse la notion de temps et de distance se brouille les nombrees s'étirent de deviennent incommensurabl

si déjà le système solaire semble être un gouffre sans fond qu'est-ce qu'il en est des espaces entre les étoiles le cosmos est un désert noir parsemé de quelques perles brillantes à ce stade l'esprit vacille là où on est toutes ces beautés sont de minuscules points perdus dans le lointain notre vaisseau file et le système solaire qu'on croyait immense n'est que le premier palier d'un escalier cosmique sans fin il est temps de pousser plus loin encore on est à l'entrée de l'espace interstellaire un vide plus immense encore où le vent solaire s'essouffle où l'influence directe de

notre étoile s'amenuise et où la gravité du soleil cède peu à peu la place à celle d'autres astres de la galaxie ici chaque direction est semblable pas de Nord Pas De sud et pas de repère évident le concept même de voisinage prend une dimension vertigineuse la plus proche étoile après le Soleil est Proxima du sentor situé à environ 4,20 24 années lumière une année lumière c'est la distance que parcourt la lumière en un an ce qui fait à peu près 10 milliards de kilomètres à notre échelle c'est inconcevable notre fusée qui continue encore d'accélérer doit

multiplier sa vitesse par des dizaines des centaines peut-être même des milliers pour que cette distance devienne gérable dans un temps raisonnable et même comme ça cela resterait un voyage colossal Proxima du sentor est une naine rouge discrète invisible à l'œil nu depuis la Terre elle orbite à proximité du système alpha du sentor un ensemble d'étoiles brillantes qui vu depuis l'hémisphère sud forment un repère familier dans le ciel proxima héberge une exoplanète proxima B situé dans la zone habitable de l'étoile c'est-à-dire la bonne distance pour que l'eau liquide soit possible à sa surface malgré tout on

ne sait presque rien de ce monde est-il rocheux possède-t-il une atmosphère de l'eau cette planète est à l'échelle cosmique juste à côté de chez nous et pourtant elle reste un mystère perché au fond de la nuit si nous continuons notre route nous entrerons dans un rayon de quelques dizaines d'années lumièr autour du soleil dans cette bulle restreinte il y a environ 1400 systèmes solaires et plus de 2000 étoiles si on compte les systèmes multiples une véritable foule cosmique mais une foule invisible à l'œil nu ou presque tant les distances sont énormes parmi ces milliers d'étoiles

la plus PL part sont des naines rouges faibles et froides brillant d'une lueur pâle vivant des milliards d'années il a aussi des étoiles plus massiv des naines jaunes similaires au soleil des naines oranges plus froides des géantes rouges en fin de vie ou encore quelques étoiles bleu RAR et extrêmement lumineuses chauffé à des températures si élevées qu'elles éblouissent leur environnement et puis il y a les exoplanètes depuis les années 90 nous savons que les exoplanètes ne sont pas un privilège du soleil les astrones ont détecté des milliers d'exoplanètes et la plupart des systèmes proches en

abritent au moins une certaines se trouvent dans la zone habitable de leur étoile ce qui nous fait rêver sur l'existence de liquide d'autres sont des géantes gazeuses brûlantes orbitant si près de leur étoile que leur année duent quelques jours d'autres encore sont des super terres plus massives que la terre mais plus petites que Neptune dont les conditions peuvent varier de paradisiaque à infernal regardons par exemple le système des é toile rose 128 à environ 11 années lumièr cette modeste naine rouge héberge une planète rose 128b dont les condition de surface pourrait être étonnamment proche de

celle de la Terre sa masse est légèrement supérieure à la nôtre et la gravité à peine plus forte la température pourrait être de quelques degrés seulement en dessous de la moyenne terrestre c'est un monde potentiellement tempéré peut-être un havre mais il est si loin même à la vitesse de la lumière il nous faudrait plus une décennie pour y parvenir à 16,8 années lumière nous pourrions croiser Altair une étoile bleue blanche brillante plus massive et plus chaude que notre Soleil al tourne si vite sur elle-même qu'elle en est aplatie plus loin à 25 années lumière nous

pourrions approcher falo un système solaire triple avec une étoile principale jaune et jeune elle est entouré d'un disque protoplanétaire de gaz et de poussière un véritable berceau pour de futur monde cependant les étoiles ne sont pas éternelles elles naissent grandissent consomment leurs carburant nucléaire parfois engendrent des planètes et finissent par mourir laissant derrière elles des naines blanches des étoiles à neutron ou parfois des trous noirs on pourrait passer des heures des jours des années à évoquer chaque voisin chaque particularité chaque exoplanète étrange certains mondes sont peut-être de gigantesques océan sans surface solide d'autres des déserts

de glace ou des fournaises volcanique les distances étendes qu'elles sont notre savoir reste fragmentaire basé sur quelques mesures de rayonnement stellaire sur l'oscillation gravitationnelle des étoiles et sur le tamisage des faibles lueurs planétaires qui passent devant leur soleil en nous éloignant toujours plus des étoiles proches nous entrons dans une autre dimension de l'immensité celle de la galaxie la Voie Lactée notre maison cosmique nous venons de quitter une bulle d'une cinquantaine d'années lumière déjà remplie de milliers de étoil mais ce n'était qu'une goutte dans un océan la voacté c'est environ 100000 années lumière d'un bord à

l'autre un disque spiralé de plusieurs centaines de milliards d'étoiles le soleil à notre échelle n'est qu'un point quelconque situé à environ 25 années lumières du centre galactique niché dans un bras spiral secondaire appelé bras d'Orient la plus grande partie des étoiles que nous voyons la nuit ou que nous détectons dans nos télescopes se trouve au sein d'un rayon de quelques centaines voire milliers de d'anné lumière un volume dérisoire comparé à la taille totale de la galaxie essayez de vous imaginer l'échelle si le soleil était réduit à la taille d'une cellule sanguine alors la Voie Lactée

serait grande comme un continent une Europe de 3000 km de large les espaces entre les étoiles sont faramineux et ce que nous avons considéré précédemment comme d'immenses gouffres interstellaires n'était en fait que de petits interstices ici on parle de traverser non plus quelques années lumières mais quelques milliers puis quelques dizaines de milliers pour franchir ne serait-ce qu'un bras de la galaxie il faudrait imaginer des temps démesurés à des vitesse incroyablement élevée au centre de la galaxie se trouve un objet fascinant un trou noir super massif nommé Sagittarius à étoile on estime sa masse à environ

4 millions de fois celle du soleil autour de lui un gigantesque bulbe d'étoiles anciennes compacté dans une région où la densité stellaire est bien plus élevé de là partent les bras spirau riches en gaz et en poussière et en zone de formation d'étoiles les nébuleuses sont des exemples de ces pouponnières stellaires des bulles de gaz et de poussière qui donnent naissance à de nouvelles générations d'étoiles et de planètes maintenant notre vaisseau continue d'accélérer mais même si nous pouvions voyager à une fraction conséquente de la vitesse de la lumière traverser la galaxie resterait une tâche titanesque

à la vitesse de la sonde voyageur 1 qui file à environ 14 14 km par seconde il faudrait 550 millions d'années pour atteindre notre point en quittant la voile acté notre vaisseau pénètre dans un territoire où les distances ne se chiffrent plus seulement en milliers d'années lumière mais en millions le groupe local cet ensemble d'une cinquantaine de galaxies dominé par trois spirales la voau lacté la galaxie d'Andromède et la galaxie du Triangle s'étendent sur environ 10 millions d'années lumières autour de ces géantes ravide des galaxies nenes irrégulières parfois à peine plus grande qu'un amas d'étoile

la voacté compensé gigantesque n'est plus qu'une île parmi d'autres dans un archipel galactique Andromède situé environ 2,5 millions d'années lumièr et la galaxie spirale la plus proche on pense qu'elle contient jusqu'à CIN fois plus d'étoiles que la Voie lactée et un noyau complexe qui suggère qu'elle a déjà englouti d'autres galaxies par le passé d'autre vaisseau toujours en accélération sillonne cet espace intergalactique les galaxies du groupe local ne sont pas simplement posées là elles interagissent gravitationnellement la collision future entre la voie lactée et Andromède dans environ 5 milliards d'années sera un événement d'une ampleur difficile à

imaginer deux gigantesques galaxies spiral fusionnant pour former une encore plus grosse galaxie elliptique mais pour nous ces milliards d'années sont presque abstraits nous survelons en quelques instants ces régions que même les photons mettent des millions d'années à traverser si on a agit encore le champ de vision le groupe local apparaît comme une petite entité au sein d'une structure bien plus vaste la feuille locale puis le superamas de la Vierge ces galaxies ne sont pas simplement éparpillées au hasard à grande échelle elles se rassemblent en filamant en ama et en superama formant une structure cosmique évoquant

une toile d'araignée gigantesque le superama de la Vierge auquel nous appartenons s'étend sur plus de 150 millions d'années lumières il contient des milliers de galaxies réparti dans des amas et des groupes à notre vitesse les effets relativistes commencent à se faire ressentir le passé le présent et le futur deviennent presque des concepts abstraits déformés par la rapidité de notre déplacement l'espace lui-même se contracte dans la direction de notre mouvement rendant ce qui est théoriquement inaccessible bien moins lointain mais cette relativité ne suffit pas à annuler la démesures des distances et ce n'est pas tout à

ces échelles l'expansion de l'Univers entre en jeu au-delà de quelques centaines de millions d'années lumières les galaxies s'éloignent les unes des autres comme des points tracés sur un ballon que l'on gonfle c'est en effet l'expansion cosmologique plus on regarde loin plus la distance augmente rapidement cette expansion dont on a à peine évoqué l'existence deviendra critique pour comprendre les limites ultimes de notre voyage mais pour l'instant retenons seulement qu'à l'échelle des superamas la gravité ne suffit pas pour maintenir les galaxies ensemble des portions entières de l'univers Sélo et certains objets pourtant lumineux pourraient ne jamais être

accessibles car leur lumière ne pourrait jamais nous parvenir ainsi à l'échelle du groupe local et des superamas nous prenons conscience que notre galaxie n'est qu'une brique dans un mur de galaxie elle-même microscopique au regard de l'univers entier même avec notre fusée avec son accélération sans limite nous ne faisons que plonger plus profondément dans un abîme sans fond prendre du recul c'est constater que l'univers ressemble à un gigantesque labyrinthe où chaque niveau de structure en contient un plus vaste nous voici parvenu aux limites ultimes de notre expansion cosmologique là où la lumière elle-même ne suffit plus

à éclairer les abîmes lointains jusqu'à présent nous avons traversé le système solaire le voisinage stellaire la galaxie le groupe local puis les superamas de galaxie constatant à chaque étape que l'univers est bien plus vaste que tout ce qu'on aurait pu imaginer pourtant même après avoir franchi des centaines de millions puis de milliards d'années lumière nous n'avons pas trouvé de bord pas de mur solide pas de pancarte indiquant fin de l'Univers nous sommes face à un horizon plus subtile l'horizon cosmologique l'horizon cosmologique c'est cette limite au-delà de laquelle la lumière n'a pas eu le temps depuis

le Big Bang de nous parvenir pour le comprendre il faut rappeler que l'univers a un âge fini environ 13,8 milliards d'années la lumière voyage à vitesse constante donc il existe une région au-delà de laquelle aucun photon n'a pu nous atteindre ce mur n'est pas une barrière matérielle c'est un effet du temps et de la vitesse finie de la lumière depuis la Terre l'univers observable forme une sphère de 93 milliards d'années lumières de diamètre bien plus vaste que 13 milliards d'années lumière parce que l'univers s'est étendu depuis que la lumière a commencé à voyager ainsi des

régions autrefois plus proches se sont éloignées mais il y a un concept encore plus extrême le mur de Hubble ou sphère de Hubble c'est la distance à partir de laquelle fension de l'univers fait reculer des objets plus vite que la lumière non pas parce que ces objets se déplacent localement plus vite que la lumière mais parce que c'est l'espace lui-même qui s'étire du coup au-delà d'une certaine distance la lumière émise aujourd'hui ne pourra jamais nous atteindre parce que l'espace s'allonge plus vite que le rayon de lumière ne progresse on touche là à la véritable nature

dynamique du cosmos la nature expansive de l'univers et l'existence de l'horizon cosmologique ne peuvent être vaincu certaines régions de l'univers nous sont et resteront inaccessibles et c'est ici que les questions de physique théorique sur la forme la taille et la géométrie de l'univers entre en jeu quelle forme a l'univers au-delà l'univers est-il plat ouvert ou fermé la réponse dépend de la quantité totale de matière et d'énergie qu'il contient ainsi que de sa densité critique la densité critique c'est un point d'équilibre théorique qui détermine la courbure de l'espace lui-même si la densité totale de matière et

d'énergie s'ajuste exactement à ce niveau l'univers s'étend dans une géométrie dite plate dans un tel cosmos les règles familières de la géométrie euclidienne s'appliquent les parallèles ne se rencontrent pas et la somme des angles d'un triangle reste strictement 180° et l'espace pourrait alors s'étendre à l'infini sans jamais se refermer sur lui-même si la densité dépasse la valeur critique les choses prennent une tour différente l'espace acquit alors une courbure positive comme la surface d'une sphère mais ici c'est une structure en quatre dimensions qui se plient comme ça dans un univers dit fermé nous pourrions voyager en

ligne droite encore et encore et finir par revenir à notre point de départ c'est un peu comme si on faisait le tour de la terre avec une dimension supplémentaire l'univers n'aurait pas de bord à proprement parler mais serait fini contenu en lui-même à l'inverse si la densité de l'univers s'avère plus faible que cette fameuse densité critique la courbure deviendrait négative rappelant la forme d'une selle à cheval ici les trajectoires se comporteraient étrangement les lignes parallèles s'éloigneraient sans cesse les unes des autres et l'univers s'étendrait sans fin lui aussi potentiellement infini mais très différent d'un espace

plat cette géométrie ouverte suggère un cosmos où le concept de distance et de direction se brouille encore plus transformant notre compréhension de ce qui est droit ou courbe les données cosmologiques réelles notamment obtenu grâce au fond diffus cosmologique suggère que l'univers est extrêmement proche du plat avec une marge d'erreur infime cela signifie que dans les limites de nos observation l'univers apparaît comme presque parfaitement plat s'il est parfaitement plat il peut être réellement infini sil est quasiment plat il pourrait malgré tout être immensément grand avec un on des centaines voire des milliers de fois plus grand

que celui de l'univers observable en d'autres termes même le plus optimiste des scénarios suggère que l'univers dépasse largement tout ce que nous pouvons voir ce que nous nommons univers observable n'est alors qu'un minuscule morceau d'un ensemble bien plus vaste cette conclusion a des implications vertigineuses même notre fusée magique capable d'accélérer sans cesse ne pourrait jamais sonder la totalité de l'univers au mieux on pourrait explorer une fraction de plus en plus grande de l'univers observable mais le reste au-delà de l'horizon cosmologique restera à jamais caché et si l'univers est véritablement infini alors aucun voyage aucune technologie

ne pourra nous permettre de le parcourir intégralement même la taille minimale de l'univers établie par les mesures cosmologiques garantit qu'il est déjà bien trop grand pour qu'un jour nous espérions en faire le tour la science ne ne peut nous fournir qu'une estimation pas une certitude absolue elle nous donne des bornes des contraintes au-delà les lois de la physique la vitesse de la lumière et l'expansion même de l'espace décrèent que nous ne pouvons plus rien observer que nous ne saurons peut-être jamais rien de ce qui se trouve au-delà donc malheureusement pas de réponse facile on ne

sait pas si l'univers est infini ni où se situera ses limites si tanté qu'elles existent et pourtant c'est précisément cette incertitude qui me bouleverse même avec un vaisseau de d'une énergie inépuisable accélérant indéfiniment et disposant d'un temps illimité on ne pourra jamais explorer qu'une fraction dérisoire du cosmos jamais on atteindra un bord un mur final un terme à notre épopée et c'est ce sentiment que cette image celle qui a tout déclenché en moi me faire sentir cette photo en révélant un foisonnement de galaxie invisible à l'œil nu me rappelle à quel point notre univers est

d'une immensité au-delà du raisonnable au-delà des chiffres au-delà de tout ce que notre esprit peut concevoir et au cœur de cet océan infini notre terre n'apparaît plus que comme un petit oasis minuscule un îot de complexité et de vie dans un désert sombre et silencieux [Musique]