Univers d'Einstein

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L'univers d'Einstein est le nom qui a été donné au premier modèle cosmologique basé sur la théorie de la relativité générale découverte par Albert Einstein en 1915. Le modèle a été proposé par Einstein lui-même en 1917, mais a été abandonné suite à la découverte de l'expansion de l'univers.

[modifier] Description

L'univers d'Einstein est basé sur le principe cosmologique proposé par Einstein pour l'occasion, à savoir l'idée que l'univers est homogène et isotrope. Pour des raisons qui semblent d'ordre philosophique, Einstein lui a adjoint l'hypothèse que celui-ci était statique, immuable. Sous l'effet de la gravité, les différents objets de l'univers s'attirent les uns les autres et ont donc tendance à se rapprocher. Pour contrebalancer cette attraction, Einstein a été amené à introduire l'équivalent d'une force répulsive dans l'univers, qu'il a appelé constante cosmologique. Cette hypothèse, qui rétrospectivement apparaît extrêmement ad hoc au vu du contexte, permet d'établir un équilibre entre phénomènes attractifs et répulsifs. Pour que cet équilibre puisse exister, il est nécessaire que la courbure spatiale de l'univers soit positive, autrement dit que l'univers soit d'extension finie, mais sans bord, un peu comme la sphère bidimensionnelle ordinaire. La staticité de l'univers est alors assurée si une certaine relation entre constante cosmologique, densité de matière et courbure spatiale est satisfaite.

[modifier] Confrontation aux observations

L'univers d'Einstein prédit que l'univers est statique, si l'on excepte les mouvements relatifs des galaxies les unes par rapport aux autres (bien qu'à l'époque où Einstein a proposé son modèle, les galaxies n'avaient pas été identifiées comme telles). Les déplacements des galaxies par rapport à nous, mesurés par effet Doppler devaient être en moyenne nuls (une partie des galaxies devaient s'éloigner, l'autre se rapprocher, au gré de leurs interactions mutuelles).

La découverte de l'expansion de l'univers par Edwin Hubble à la fin des années 1920 a invalidé ce modèle. Rétrospectivement, il apparaît qu'Einstein aurait pu prédire l'expansion de l'univers s'il n'avait pas introduit à dessein la constante cosmologique, dont la valeur avait pour effet d'empêcher exactement l'expansion de se produire. Pour cette raison, Einstein décrivit son introduction de la constante cosmologique comme étant « la plus grande erreur de sa vie ». Cependant, la découverte de l'expansion de l'univers n'a pas invalidé l'hypothèse de l'existence de la constante cosmologique, mais seulement le fait qu'elle avait exactement la valeur nécessaire pour empêcher l'expansion de se produire. Aujourd'hui, l'on sait qu'il existe probablement une forme de matière, désormais appelée énergie noire, qui possède des caractéristiques très semblables à celle de la constante cosmologique d'Einstein, mais une valeur différente. Cette énergie noire est probablement responsable de l'accélération de l'expansion de l'univers découverte en 1998.