Depuis que Lemaitre et Hubble l'ont proposé pour la première fois dans les années 1920, les scientifiques et les astronomes savaient que l'Univers se développait. Et à partir de ces observations, des théories cosmologiques comme la théorie du Big Bang et la «flèche du temps» ont émergé. Alors que le premier aborde les origines et l'évolution de notre Univers, le second fait valoir que l'écoulement du temps dans un sens et est lié à l'expansion de l'espace.
Depuis de nombreuses années, les scientifiques tentent de savoir pourquoi. Pourquoi le temps passe-t-il en avant, mais pas en arrière? Selon une nouvelle étude produite par une équipe de recherche de l'Institut de physique d'Erevan et de l'Université d'État d'Erevan en Arménie, l'influence de l'énergie sombre peut être la raison de la circulation du temps, ce qui peut faire du temps unidirectionnel une caractéristique permanente de notre univers.
Aujourd'hui, des théories comme la flèche du temps et l'expansion de l'univers sont considérées comme des faits fondamentaux sur l'univers. Entre la mesure du temps avec des horloges atomiques, l'observation du décalage vers le rouge des galaxies et la création de cartes 3D détaillées qui montrent l'évolution de notre univers au cours de milliards d'années, on peut voir comment le temps et l'expansion de l'espace sont liés à la hanche.
La question de savoir pourquoi c'est le cas est une question qui continue de frustrer les physiciens. Certaines forces fondamentales, comme la gravité, ne sont pas régies par le temps. En fait, on pourrait soutenir sans difficulté que les lois de Newton du mouvement et la mécanique quantique fonctionnent de la même manière en avant ou en arrière. Mais quand il s'agit de choses à grande échelle comme le comportement des planètes, des étoiles et des galaxies entières, tout semble se résumer à la deuxième loi de la thermodynamique.
Cette loi, qui stipule que le chaos total (aka. Entropie) d'un système isolé augmente toujours avec le temps, la direction dans laquelle le temps se déplace est cruciale et non négociable, est devenue acceptée comme la base de la Flèche du Temps. Dans le passé, certains ont osé penser que si l'Univers commençait à se contracter, le temps lui-même commencerait à reculer. Cependant, depuis les années 1990 et l'observation que l'Univers se développe à un rythme accéléré, les scientifiques en doutent.
Si, en fait, l'Univers est amené à des taux d'expansion plus élevés - l'explication prédominante est que «l'énergie sombre» est ce qui le motive - alors le flux de temps ne cessera jamais d'être à sens unique. Allant plus loin dans cette logique, deux chercheurs arméniens - Armen E. Allahverdyan du Centre de cosmologie et d'astrophysique de l'Institut de physique d'Erevan et Vahagn G. Gurzadyan de l'Université d'État d'Erevan - soutiennent que l'énergie noire est le raison pourquoi le temps avance toujours.
Dans leur article, intitulé «La flèche du temps est influencée par l'énergie noire», ils soutiennent que l'énergie noire accélérant l'expansion de l'univers soutient la nature asymétrique du temps. Souvent appelée la «constante cosmologique» - se référant à la théorie originale d'Einstein sur une force qui retenait la gravité pour atteindre un univers statique - l'énergie sombre est maintenant considérée comme une constante «positive», poussant l'Univers vers l'avant, plutôt que de le retenir .
Pour tester leur théorie, Allahverdyan et Gurzadyan ont utilisé un scénario à grande échelle impliquant la gravité et la masse - une planète avec une masse croissante en orbite autour d'une étoile. Ce qu'ils ont découvert, c'est que si l'énergie sombre avait une valeur de 0 (ce que pensaient les physiciens avant les années 1990), ou si la gravité était responsable du rapprochement de l'espace, la planète tournerait simplement autour de l'étoile sans aucune indication quant à son mouvement en avant ou en arrière dans le temps.
Mais en supposant que la valeur de l'énergie sombre soit positive (comme le suggèrent toutes les preuves que nous avons vues), la planète serait finalement rejetée de l'étoile. En exécutant ce scénario vers l'avant, la planète est expulsée en raison de sa masse croissante; tandis que lorsqu'elle est dirigée vers l'arrière, la planète se rapproche de l'étoile et est capturée par sa gravité.
En d'autres termes, la présence d'énergie sombre dans ce scénario était la différence entre avoir une «flèche du temps» et ne pas en avoir. Sans énergie sombre, il n'y a pas de temps, et donc aucun moyen de faire la différence entre le passé, le présent et le futur, ou si les choses tournent vers l'avant ou vers l'arrière.
Mais bien sûr, Allahverdyan et Gurzadyan étaient également sûrs de noter dans leur étude qu'il s'agit d'un test limité et ne répond pas à toutes les questions brûlantes. "Nous notons également que le mécanisme ne peut pas (et ne devrait pas) expliquer toutes les occurrences de la flèche thermodynamique", ont-ils déclaré. "Cependant, notez que même lorsque l'énergie sombre (constante cosmologique) ne domine pas la densité moyenne (premier univers ou échelle de laboratoire d'aujourd'hui), elle existe toujours."
Limitée ou non, cette recherche est représentative de quelques nouvelles étapes passionnantes que les astrophysiciens ont prises récemment. Cela implique non seulement de remettre en question les origines de l'énergie noire et la force d'expansion qu'elle crée, mais aussi de remettre en question son implication dans la physique de base. Ce faisant, les chercheurs peuvent enfin être en mesure de répondre à la question séculaire de savoir pourquoi le temps existe et s'il peut être manipulé (c'est-à-dire voyager dans le temps!)
